KR20020010327A - Expression vector using for animal cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An expression vector capable of expressing foreign proteins in animal cells is provided, therefore the foreign proteins can be effectively expressed in animal cells with maintaining the structure and function of foreign protein. CONSTITUTION: The expression vector capable of expressing foreign proteins in animal cells comprises MAR(Nuclear matrix attachment region) element of a beta-globin gene or reverse oriented MAR element of a beta-globin gene in its 5'-terminal, in which the expression vector is pMS (KCCM 10203) having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. The expression vector capable of expressing foreign proteins in animal cells comprises a terminal sequence combined with poly-A(polyadenylation) of SV40 virus having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 and a terminal sequence of gastrin gene, in which the expression vector is pSG having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7.

Description

동물세포 발현벡터{Expression vector using for animal cell}Expression vector using for animal cell}

본 발명은 동물세포 발현벡터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베타-글로빈유전자의 MAR 인자(Nuclear Matrix Attachment Region ; 이하 MAR라 한다.) 및/또는 가스트린(gastrin) 유전자의 전사종결 부위를 포함하는 발현벡터에 관한 것이다.The present invention relates to an animal cell expression vector, and more particularly, an expression including a transcription termination site of a beta-globin gene MAR (Nuclear Matrix Attachment Region; hereinafter referred to as MAR) and / or a gastrin gene. It's about vectors.

현재 미생물, 식물, 효모, 곤충세포, 동물세포 등의 다양한 발현 시스템을 이용하여 목적 단백질을 대량으로 발현, 수득시켜 치료 등의 목적으로 사용하고 있다. 가장 쉽게 사용되어지는 발현시스템은 미생물 발현시스템이며 다양한 미생물 발현시스템이 개발되어 상용화되어져 있다.Currently, a variety of expression systems, such as microorganisms, plants, yeasts, insect cells, animal cells, etc. are used to express and obtain a large amount of a target protein and to use it for treatment. The most easily used expression system is a microbial expression system and various microbial expression systems have been developed and commercialized.

하지만 미생물 발현 시스템은 몇 가지 제한 요인을 가지고 있다. 가장 큰 제한요인으로 작용하는 것은 미생물의 단백질 발현 및 단백질 변형기작(당쇄화, 인산화, 아마이드화)으로, 동물세포와 달라 동일한 유전자를 미생물 시스템에서 발현시키더라도 발현되어지는 단백질의 구조나 특성이 동물세포에서의 단백질과 완전히 동일하지 않다. 그래서 현재 미생물 발현시스템을 이용한 재조합단백질은 단백질의 변형이 거의 일어나지 않거나 단백질의 변형, 구조가 조금 차이나더라도 기능상 차이가 없는 단백질들로 제한되어져 있는 실정이다. 또한 미생물 발현시스템을 이용한 재조합단백질을 이용함에 있어서, 미생물의 오염, 미생물의 내독소 오염 등으로 인하여 부차적인 오염물 제거과정을 수반하여야 하는 번거러움이 따른다.However, microbial expression systems have some limitations. The biggest limiting factor is the expression of microorganisms and the mechanism of protein modification (glycosylation, phosphorylation, and amidation). Even though animal cells express the same genes in microbial systems, the structure and characteristics of the expressed protein are different. It is not exactly the same as the protein in the cell. Therefore, the recombinant protein using the microbial expression system is currently limited to proteins that have little functional change, even if the protein is hardly modified or the protein is slightly modified or modified. In addition, in using a recombinant protein using a microbial expression system, there is a hassle that must be accompanied by a secondary contaminant removal process due to microbial contamination, microbial endotoxin contamination.

그에 비해 동물세포 발현시스템은 동물 단백질을 발현시키기에 가장 적합한시스템임에도 불구하고 미생물 발현시스템에 비해 재조합단백질의 발현효율이 낮아 생산단가가 높고 동물세포를 조작하는데 까다로워 동물세포 발현시스템은 쉽게 산업화되지 못하고 있다.In contrast, although animal cell expression systems are the most suitable systems for expressing animal proteins, the expression efficiency of recombinant proteins is lower than that of microbial expression systems, resulting in high production costs and difficulty in manipulating animal cells. have.

현재 사용되는 산업용 동물세포는 CHO(Chinese Hamster Ovary), BHK(Baby Hamster Kidney), 골수종(myeloma) 등이 있으며, 미생물 발현시스템과 동일하게 발현벡터를 상기 세포주에 도입하여 목적하는 외래 단백질을 발현시킨다.Currently used animal cells include Chinese Hamster Ovary (CHO), Baby Hamster Kidney (BHK), myeloma (myeloma), etc., and the expression vector of the foreign protein is introduced by introducing an expression vector into the cell line in the same manner as the microbial expression system. .

하지만 통상의 경우 외래 유전자의 발현양은 매우 적으므로 다양한 방법의 유전자 조작이 이루어지는데 CHO 세포주의 경우 DHFR(Dihydrofolate reductase) 효소의 저해제인 메토트렉세이트(methotrexate : 이하 MTX라 한다.)를 세포배양 배지에 첨가하여 MTX에 선택적으로 생존하며 유전자 수의 증가 및 이에 따른 단백질의 발현이 증가된 고발현 CHO 세포주를 확보하는 방법을 이용하고 있다.However, in general, since the expression level of foreign genes is very small, various methods of genetic manipulation are performed. In the case of CHO cell lines, methotrexate, which is an inhibitor of DHFR (Dihydrofolate reductase) enzyme, is added to the cell culture medium. A method of securing a highly expressed CHO cell line which selectively survives MTX and increases the number of genes and thus the expression of proteins is used.

통상적으로 동물세포에서의 외래 유전자 발현 유도시 외래 유전자는 선별마크(Marker)를 지닌 벡터와 동시 도입시킨 후 선택배지에서 배양과정을 거쳐 형질전환된 세포를 많은 시간에 거쳐 선별한다. 하지만 상기에서도 언급한 바와 같이 이들의 발현 빈도는 대부분의 경우 매우 낮다. 이렇게 외래단백질의 발현 빈도가 낮은 이유 중 하나는 미생물시스템과는 달리 동물세포에서는 이들 외래 유전자가 숙주 세포내 염색체에 삽입되기 때문이다. 또한 숙주세포의 염색체에 외래유전자가 안정적으로 삽입된 형질전환체(stable transfectants)의 외부 유전자의 발현은 예측하기 어려운데, 이것은 각 세포주마다 삽입되어지는 유전자의 위치가 다르고, 삽입되어지는 위치에 따라 발현양상이 달라 동물세포내 외부유전자의 수와 유전자 발현은 아무런 상관관계를 가지지 않기 때문이다.(Grindley et al., 1987.Trends Genet. 3, 16-22 ; Kucherlapati et al., 1984.Crit. Rev. Biochem. 16, 349-381 ; Palmiter et al., 1986.Annu. Rev. Genet. 20, 465-499) 따라서 대부분의 경우 동물세포에서의 유전자 발현은 삽입된 주변 핵산염기에 의하여 억제되어, 안정하게 삽입된 외래 유전자(stably integrated transgenes)이지만 종종 낮은 수준으로 발현된다.(Eissenberg et al., 1991.Trends Genet. 7, 335-340 ; Palmiter et al., 1986.Annu. Rev. Genet. 20, 465-499)In general, when inducing foreign gene expression in animal cells, foreign genes are co-introduced with a vector having a marker, and the transformed cells are selected through a culturing process in a selective medium over a long time. However, as mentioned above, their expression frequency is very low in most cases. One of the reasons for the low frequency of foreign protein expression is that, unlike microbial systems, these foreign genes are inserted into chromosomes in host cells. In addition, it is difficult to predict the expression of external genes of stable transfectants in which foreign genes are stably inserted into the host cell chromosome. This is because there is no correlation between the number of exogenous genes and gene expression in animal cells (Grindley et al., 1987. Trends Genet . 3, 16-22; Kucherlapati et al., 1984. Crit. Rev. . Biochem 16, 349-381;.. .. Palmiter et al, 1986. Annu Rev. Genet 20, 465-499) Therefore, in most cases, is suppressed by the surrounding nucleotide is inserted gene expression in animal cells, stable Stably integrated transgenes but are often expressed at low levels (Eissenberg et al., 1991. Trends Genet . 7, 335-340; Palmiter et al., 1986. Annu. Rev. Genet . 20, 465-499)

이러한 유전자 위치 특이적 효과로부터 외래유전자의 발현을 보호하기 위하여 핵산인자의 이용 가능성이 여러 시스템에서 보고되어 왔다. 상기한 핵산인자의 대상으로 완충부위(insulator) 인자 및 핵 격자 구조체 결합 염기(Nuclear Matrix Attachment Region ; 이하 MAR 로 통칭함) 또는 지지체 접촉부위(Scaffold Attachment Region : 이하 SAR)로 통칭되는 핵산 부위가 시도되었다.The availability of nucleic acid factors has been reported in several systems to protect the expression of foreign genes from these gene location specific effects. Nucleic acid sites collectively referred to as buffering factor and nuclear matrix attachment region (hereinafter referred to as MAR) or scaffold attachment region (SAR) are attempted to target the nucleic acid factor. It became.

칼로스(Kalos et al., 1995.Mol. Cell. Biol. 15, 198-207)는 인체 아포리포프로테인(apolipoprotein) B 유전자의 MAR 인자를 최소 프로모터 트랜스진 구조체(minimal promoter transgene construct)에 조합하고 다양한 세포에서 숙주 염색체 삽입(stable transfection)으로 유전자발현을 유도하여 유전자 전사체의 발현을 약 200배 증가시켰다. 이와 유사하게 척추동물세포에서 닭 라이조자임(chicken lysozyme) A 유전자의 MAR 인자와 베타-인터페론(β-interferon) 유전자의 SAR 요소 등도 숙주세포의 염색체 삽입 위치에 무관하게 외래 유전자 발현을 증가시키는 성질을 가진 것으로 보고되었다.(Eissenberg et al., 1991.Trends Genet. 7, 335-340 ; Klehr et al., 1991. Biochemistry 30, 1264-1270) 그러나 이러한 MAR 또는 SAR 인자가 CHO 세포주에서 실질적으로 단백질 생산을 증가시킨 시도나 산업적 채산성이 검증된 사례는 아직 없다.Kalos (Kalos et al., 1995.Mol. Cell. Biol. 15, 198-207) combine the MAR factor of the human apolipoprotein B gene with a minimal promoter transgene construct and induce gene expression by host transfection in a variety of cells. Expression of the gene transcript was increased about 200 fold. Similarly, the MAR factor of the chicken lysozyme A gene and the SAR element of the beta-interferon gene in vertebrate cells also increase the expression of foreign genes regardless of the chromosomal insertion site of the host cell. (Eissenberg et al., 1991.Trends genet. 7, 335-340; Klehr et al., 1991. Biochemistry 30, 1264-1270) However, there have not been any attempts by these MAR or SAR factors to substantially increase protein production or industrial profitability in CHO cell lines.

또한 동물세포의 유전자 발현시 프로모터에 의하여 전사된 mRNA로부터 단백질이 형성되기 위하여 mRNA의 이동 등의 과정이 발생하는데 이 때의 mRNA 안정성이 직접적으로 최종 단백질 생성 수율로 직결된다.In addition, in the gene expression of animal cells, a process such as migration of mRNA occurs in order to form proteins from mRNA transcribed by a promoter. At this time, mRNA stability is directly related to the final protein production yield.

동물세포의 발현 벡터에 포함되는 유전자 전사종결부위는 유전자 발현에 있어서 poly-A(polyadenylation)을 조절하여 세포내 mRNA 안정성에 영향을 미친다. 유전자의 전사종결 부위는 poly-A 신호, 절단부위, 종결부위의 세 가지 부위로 이루어지는데, 상기 아데닐레이션 신호는 AATAAA 염기서열을 갖는 부위로서 가장 잘 연구가 되어 있는 반면 폴리아데닐레이션이 일어나는 절단부위와 RNA 중합효소 II에 의하여 유전자 전사가 끝나는 부위인 종결부위에 대해 잘 알려지지 않았다. 또한 유전자 전사 종결에 있어 필수적인 상기 세 가지 부위 외에도 GU/U-rich 지역 등이 mRNA의 폴리아데닐레이션을 조절하는 부위로 최근 보고되어지고 있으나, 자세한 기작은 아직 알려져 있지 않은 실정이다.The gene transcription termination site included in the expression vector of the animal cell affects intracellular mRNA stability by regulating poly-A (polyadenylation) in gene expression. The transcription termination region of the gene is composed of three regions, a poly-A signal, a cleavage region, and a termination region. The adenylation signal is best studied as a site having an AATAAA sequence, whereas a polyadenylation cleavage occurs. The site and the termination site, the site where gene transcription is terminated by RNA polymerase II, are not well known. In addition, the GU / U-rich region, etc. in addition to the three regions essential for the termination of gene transcription has recently been reported as a site for regulating polyadenylation of mRNA, the detailed mechanism is not known yet.

현재까지 동물세포를 이용한 발현벡터들은 SV40 바이러스와 BGH(bovine growth hormone) 유전자의 poly-A 신호를 주로 사용하고 있을 뿐 mRNA의 안정성에 직접적인 영향을 미치는 종결부위를 개선하여 동물세포 발현벡터에 활용하는 방안이 이루어지지 못하고 있다.To date, expression vectors using animal cells mainly use poly-A signals of SV40 virus and bovine growth hormone (BGH) genes, and improve the termination sites that directly affect mRNA stability. The plan is not working.

따라서, 본 발명은 동물세포 시스템을 이용하여 외래 단백질을 발현시킴에 있어서 발현효율을 증가시킬 수 있는 동물세포 발현벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an animal cell expression vector capable of increasing expression efficiency in expressing foreign proteins using an animal cell system.

도 1은 본 발명의 발현벡터를 제조하기 위하여 pSV- βgal 벡터를 변형시켜 제조한 벡터의 구조를 도시한 것이고,1 illustrates the structure of a vector prepared by modifying a pSV-βgal vector to prepare an expression vector of the present invention.

도 2는 본 발명에서 사용한 다양한 MAR과 SAR 인자들에 의한 β-gal 유전자의 발생빈도를 도시한 것이고,Figure 2 shows the incidence of β-gal gene by various MAR and SAR factors used in the present invention,

도 3은 본 발명의 다양한 MAR인자와 SAR 인자들이 β-gal 발현에 미치는 영향을 세포주에서 발현된 β-gal의 단백질 활성도를 통하여 도시한 것이고,Figure 3 illustrates the effect of various MAR and SAR factors of the present invention on β-gal expression through the protein activity of β-gal expressed in the cell line,

도 4는 본 발명에서 제조한 베타글로빈 MAR 인자의 돌연변이체를 나타낸 것이고,Figure 4 shows a mutant of the beta globin MAR factor prepared in the present invention,

도 5는 본 발명에서 제조한 베타글로빈 MAR 인자의 돌연변이체 벡터를 CHO 세포에 도입한 후 β-gal 단백질의 발현빈도와 β-gal 발현양을 측정한 것이고,Figure 5 is a measure of the expression frequency and β-gal expression of β-gal protein after introducing a mutant vector of beta globin MAR factor prepared in the present invention into CHO cells,

도 6은 본 발명의 대조군 벡터 pSV-β-gal 또는 pMS-β-gal 벡터를 포함하는 동물세포에서의 β-gal 유전자수(대조군: a, 본 발명: b), 전사된 RNA수(대조군: c, 본 발명: d), 및 선별표지인 neo 유전자수(대조군: e, 본 발명: f)를 서든블롯과 노던블롯으로 분석한 것이고,FIG. 6 shows the number of β-gal genes (control: a, the present invention: b) and the number of transcribed RNAs in animal cells including the control vector pSV-β-gal or pMS-β-gal vector of the present invention. c, the present invention: d), and the selectable neo gene number (control: e, the present invention: f) was analyzed by Southern blot and Northern blot,

도 7은 본 발명의 대조군 벡터 pSV-β-gal 또는 pMS-β-gal 벡터를 포함하는 동물세포주에 삽입된 β-gal 유전자수와 β-gal 발현양과의 상관관계를 그래프(g)로 도시한 것이고,7 is a graph (g) showing the correlation between the number of β-gal genes and the amount of β-gal expression inserted into an animal cell line including the control vector pSV-β-gal or pMS-β-gal vector of the present invention. Will,

도 8은 본 발명의 pMS-β-gal 벡터의 발현 역가를 다양한 세포주에서 확인한 것이고,8 shows the expression titers of pMS-β-gal vectors of the present invention in various cell lines,

도 9는 본 발명의 pMS-β-gal 벡터 또는 대조군 벡터를 도입한 세포에서의 MTX 첨가양에 따른 외래단백질의 발현량 변화를 도시한 것이고,Figure 9 shows the change in the expression level of the foreign protein according to the amount of MTX addition in the cells introduced pMS-β-gal vector or control vector of the present invention,

도 10은 본 발명의 pMS 벡터와 pMC 벡터에 scu-PA (single chain proUrokinase) 유전자를 삽입한 후 도입세포주에서의 scu-PA 단백질의 발현역가를 대조군과 비교하여 도시한 것이고,Figure 10 shows the expression activity of the scu-PA protein in the introduced cell line after insertion of the single chain proUrokinase (scu-PA) gene in the pMS vector and pMC vector of the present invention, compared with the control group,

도 11은 본 발명의 가스트린유전자의 전사종결인자와 SV40 poly-A 신호를 조합한 조합체를 도시한 것이고,11 shows a combination of a transcription terminator and an SV40 poly-A signal of the gastrin gene of the present invention,

도 12는 본 발명의 가스트린유전자의 전사종결인자와 SV40 poly-A 신호를 조합한 조합체를 전사종결인자로 가지는 발현벡터들의 β-gal의 발현양을 도시한 것이고,12 illustrates the expression levels of β-gal in expression vectors having a combination of a transcription terminator and an SV40 poly-A signal as a transcription terminator of the present invention,

도 13은 본 발명의 발현벡터 pMSG의 구조를 도시한 것이고,Figure 13 shows the structure of the expression vector pMSG of the present invention,

도 14는 본 발명의 pMSG 벡터의 TGF-βSRII의 발현양상을 항원항체 반응으로 나타낸 것이고,Figure 14 shows the expression pattern of TGF-βSRII of the pMSG vector of the present invention by an antigen antibody response,

도 15는 본 발명의 pMSG 벡터에 TGF-βSRII 유전자를 클로닝한 후 CHO 세포주에 형질전환시킨 다음 TGF-βSRII 발현세포에 MTX를 첨가하여 유도한 TGF-βSRII 발현양을 도시한 것이다.15 shows the amount of TGF-βSRII expression induced by cloning the TGF-βSRII gene in the pMSG vector of the present invention, transforming the CHO cell line, and then adding MTX to TGF-βSRII expressing cells.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 통상의 벡터 프로모터 5'말단에 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자(Nuclear Matrix Attachment Region ) 또는 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자의 역방향체를 포함하는 동물세포 발현벡터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an animal cell expression vector comprising a reverse matrix of MAR factor (Nuclear Matrix Attachment Region) of the beta globin gene or MAR factor of the beta globin gene at the end of a conventional vector promoter 5 '. .

또한 본 발명은 통상의 벡터에 전사종결인자로 서열번호 3인 SV40 바이러스의 poly-A(polyadenylation) 신호에 가스트린(gastrin) 유전자의 전사종결 부위가 조합된 조합체를 포함하는 동물세포 발현벡터를 제공한다.In another aspect, the present invention provides an animal cell expression vector comprising a combination of a transcription termination region of a gastrin gene in a poly-A (polyadenylation) signal of the SV40 virus of SEQ ID NO: 3 as a transcription terminator in a conventional vector. .

또한 본 발명은 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자(β-globin Nuclear Matrix Attachment Region element) 역방향체 및 SV40 바이러스의 poly-A와 가스트린 (gastrin) 유전자의 전사종결인자 조합체를 포함하는 서열번호 8의 pMSG 벡터를 제공한다.The present invention also provides a pMSG vector of SEQ ID NO: 8 comprising a beta-globin Nuclear Matrix Attachment Region element reverse of the beta globin gene and a transcription terminator combination of poly-A and gastrin genes of the SV40 virus. to provide.

또한 본 발명은 상기 통상의 벡터 프로모터 5'말단에 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자(Nuclear Matrix Attachment Region ) 또는 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자의 역방향체를 포함하는 동물세포 발현벡터, 통상의 벡터에 전사종결인자로 서열번호 3인 SV40 바이러스의 poly-A(polyadenylation) 신호에 가스트린(gastrin) 유전자의 전사종결 부위가 조합된 조합체를 포함하는 동물세포 발현벡터 및 pMSG 발현벡터로 이루어진 군으로부터 선택한 벡터를 이용하여 동물세포에서 생리활성물질을 제조하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention is an animal cell expression vector comprising a reverse matrix of the MAR factor (Nuclear Matrix Attachment Region) of the beta globin gene or the MAR factor of the beta globin gene at the 5 'terminal of the conventional vector promoter, transcription termination factor to the conventional vector By using a vector selected from the group consisting of an animal cell expression vector and a pMSG expression vector comprising a combination of the transcription termination site of the gastrin gene in the poly-A (polyadenylation) signal of the SV40 virus of SEQ ID NO: 3 It provides a method for producing a bioactive substance in cells.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 동물 발현 시스템의 외래 유전자 발현시 위치 특이적 발현억제 현상(position effect)의 문제점과 유전자 발현양의 향상을 위하여 최적의 발현벡터를 고안하였다.The inventors have devised an optimal expression vector for the problem of position-specific expression effects and the improvement of gene expression in the expression of foreign genes in an animal expression system.

본 발명의 동물세포 발현 벡터는 기존의 발현벡터에 유용한 염기서열을 더욱 첨가한 것이다. 상기 유용 염기서열로, 상업용 동물세포로 흔히 사용되는 CHO(Chinese hamster ovary)세포 또는 BHK(Baby hamster kidney) 세포 등에서 숙주세포 염색체의 위치 특이적 저해 효과로부터 외부 유전자의 발현을 보호하고, 외부 유전자의 발현을 증가시키는 인자를 고안하기 위하여 핵 격자 구조체 결합염기(nuclear matrix attachment region: 이하 MAR)와 SAR(scaffold attachment region)를 사용하였다. 상기 MAR 인자 또는 SAR 인자를 프로모터의 5' 말단부위에 첨가하여 발현벡터의 성능을 비교 분석하였다. 상기 MAR 인자의 염기서열을 확보하기 위하여 해당 세포로부터 게놈 핵산을 순수 분리한 후, 게놈 핵산 대상 PCR 방법 및 서브클로닝방법으로 대장균세포 벡터에 클로닝하여 여러 가지의 MAR 인자 및 SAR 인자를 확보하였다. 상기 MAR 인자 및 SAR 인자는 닭 리아소자임 5' MAR(Phi-Van,L. and Stratling,W.H.,Biochemistry35, 10735 - 10742(1996), gene bank #: X98408), 닭 phi 알파 글로빈 5' MAR (Kraevskii, V. A., Mikhailov, V. S. and Razin, S. V.,Mol. Biol. 26, 672 - 678(1992), gene bank #: X64113), 인간 베타 글로빈 5' MAR(Yu, J., Bock, J. H., Slightom, J. L. andVilleponteau, B.,Gene139(2), 139 - 145(1994), gene bank #: L22754), CHO DHFR 인트론 MAR(Kas, E. and Chasin, L. A.,J. Mol. Biol. 198(4), 677 - 692(1987), gene bank #: X06654), 인간 HPRT 인트론 MAR(Sykes, R. C., Lin, D., Hwang, S. J., Framson, P. E. and Chinault, A. C.,Mol. Gen. Genet. 212, 301 - 309 (1988), gene bank #: X07690), 인간 CSP-B 유전자 플랜킹(flanking) SAR(Hanson, R. D. and Ley, T. J., gene bank #: M62716), 및 인간 인터페론 베타 유전자 플랜킹 SAR(Mielke, C., Kohwi, Y., Kohwi-Shigematsu, T. and Bode, J.,Biochemistry29, 7475-7485 (1990), gene bank #: M83137)로 이루어지는 군으로부터 선택하는 것이 바람직하다.Animal cell expression vector of the present invention is a further addition of the nucleotide sequence useful in the existing expression vector. This useful sequence protects the expression of foreign genes from the site-specific inhibitory effects of host cell chromosomes in CHO (Chinese hamster ovary) cells or BHK (Baby hamster kidney) cells, which are commonly used as commercial animal cells. Nuclear matrix attachment regions (MAR) and scaffold attachment regions (SAR) were used to design factors that increase expression. The MAR factor or SAR factor was added to the 5 'end of the promoter to analyze the performance of the expression vector. In order to secure the nucleotide sequence of the MAR factor, the genomic nucleic acid was purified from the cell, and then cloned into the E. coli cell vector using a genomic nucleic acid PCR method and subcloning method to obtain various MAR and SAR factors. The MAR factor and SAR factor are chicken lysozyme 5 'MAR (Phi-Van, L. and Stratling, WH, Biochemistry 35, 10735-10742 (1996), gene bank #: X98408), chicken phi alpha globin 5' MAR (Kraevskii, VA, Mikhailov, VS and Razin, SV, Mol. Biol . 26, 672-678 (1992), gene bank #: X64113), human beta globin 5 'MAR (Yu, J., Bock, JH, Slightom , JL and Villeponteau, B., Gene 139 (2), 139-145 (1994), gene bank #: L22754), CHO DHFR intron MAR (Kas, E. and Chasin, LA, J. Mol. Biol . 198 (4) ), 677-692 (1987), gene bank #: X06654), human HPRT intron MAR (Sykes, RC, Lin, D., Hwang, SJ, Framson, PE and Chinault, AC, Mol. Gen. Genet . 212, 301-309 (1988), gene bank #: X07690), human CSP-B gene flanking SAR (Hanson, RD and Ley, TJ, gene bank #: M62716), and human interferon beta gene flanking SAR ( Mielke, C., Kohwi, Y., Kohwi-Shigematsu, T. and Bode, J., Biochemistry 29, 7475-7485 (1990), gene bank #: be selected from the group consisting of M83137) bar Preferable.

상기에서 확보한 7개의 MAR 또는 SAR 인자를 동물세포 발현벡터에 삽입하고 발현벡터에 존재하는 β-gal을 발현시켜 발현역가와 MAR/SAR 인자의 상관관계를 확인하였다. 먼저, pSV-β-gal 벡터 프로모터 앞부분 (5')에 인비트로 PCR 뮤타제네시스(in vitro PCR mutagenesis) 방법으로 유용한 제한효소 위치(multicloning site : 이하 MCS)를 삽입한 재조합 벡터를 도 1과 같이 제작하였다.(version I과 version II 벡터) 상기 제조한 벡터의 프로모터 앞부분에 상기에서 확보한 7개의 MAR 인자 또는 SAR 인자를 삽입하여 최종 시험용 벡터를 완성한 후 CHO DG44 세포에 지방계면활성제의 일종인 DOSPER(Boehringer Manheim, 독일)를 이용하여 2 ug의 시험용 벡터들을 선별용 벡터인 pSV2Neo벡터와 함께 각각 도입하였고, 대조군으로 pSV-β-gal 벡터도 동일하게 실시하였다. 형질전환된 CHO DG44세포는 G418(네오마이신)이 포함된 배지에서 선별한 다음 β-gal 염색법(IPTG와 X-gal을 이용하여 푸른빛으로 염색하여 확인)을 이용하여 β-gal 발현세포주의 빈도와 흡광도 변화 측정법을 통하여 발현역가를 확인하였다. 발현역가 조사는 두 가지 측면으로 진행되었으며, 구체적으로는 β-gal을 발현하는 세포수를 파악하는 발현빈도와 β-gal을 발현하는 세포주에서의 발현양 측정으로 수행하였다.The seven MAR or SAR factors secured above were inserted into the animal cell expression vector and the β-gal present in the expression vector was expressed to confirm the correlation between expression titers and MAR / SAR factors. First, a recombinant vector having a useful multicloning site (MCS) inserted into the pSV-β-gal vector promoter (5 ') by in vitro PCR mutagenesis was prepared as shown in FIG. (Version I and version II vectors) The final test vector was completed by inserting the seven MAR or SAR factors obtained above into the promoter of the prepared vector, and then DOSPER (a type of fatty surfactant in CHO DG44 cells). Boehringer Manheim (Germany) was used to introduce 2 ug of test vectors with the pSV2Neo vector, which is a selection vector, respectively, and the pSV-β-gal vector was also performed as a control. Transformed CHO DG44 cells were screened in medium containing G418 (neomycin) and then the frequency of β-gal-expressing cell lines using β-gal staining (checked by blue staining using IPTG and X-gal). The expression potency was confirmed by measuring the change in absorbance. Expression titration was carried out in two aspects, specifically, by measuring the expression frequency to identify the number of cells expressing β-gal and the amount of expression in the cell lines expressing β-gal.

도 2는 본 발명에서 사용한 다양한 MAR과 SAR 인자들이 β-gal 유전자를 발현하는 양성세포주의 발생빈도에 미치는 영향을 도시한 것으로, 대조군으로 사용된 pSV-β-gal 벡터의 경우 β-gal의 발현빈도가 20 - 30 %로 나타나는데 비하여 베타글로빈 MAR, CSP-B SAR, 및 인터페론 베타 SAR 인자의 경우에 양성세포주의 발현빈도가 크게 증가되었고, 특히 베타 글로빈 MAR의 경우 약 70 내지 80 %의 β-gal 발현빈도가 관찰되었다.Figure 2 shows the effect of various MAR and SAR factors used in the present invention on the frequency of the positive cell line expressing β-gal gene, β-gal expression in the case of pSV-β-gal vector used as a control The frequency of positive cell lines was significantly increased in the case of beta globin MAR, CSP-B SAR, and interferon beta SAR factor compared to the frequency of 20-30%, especially about 70-80% of β- beta globin MAR. The frequency of gal expression was observed.

또한 본 발명의 MAR 인자의 도입을 통한 신규의 동물세포 발현벡터에 있어서, MAR 인자와 SV40 프로모터와의 조합 형태가 기존의 SV40 프로모터의 기능에 미치는 영향을 조사하기 위하여 상기에 기술된 방법과 동일하게 G418 저항성 세포주를 선별한 후 외래의 표식 유전자인 β-gal 단백질의 생성량을 조사하였다. 도 2에서 나타나는 바와 같이 각각의 MAR 인자를 사용하여 유도된 세포주의 생성 빈도가 다르므로 양성 세포주 내에서 발현되는 β-gal 단백질의 생성양을 비교하기 위하여 β-gal 염색법과 β-gal 효소 측정법으로 단백질의 발현양을 조사하는 방법을 동시에 수행한 후 같은 수의 양성세포에 있어서 β-gal 단백질의 활성도를 비교 분석하였다.In addition, in the novel animal cell expression vector through the introduction of the MAR factor of the present invention, in the same manner as described above to investigate the effect of the combination form of the MAR factor and the SV40 promoter on the function of the existing SV40 promoter G418 resistant cell lines were selected and the production of β-gal protein, a foreign marker gene, was investigated. As shown in FIG. 2, since the frequency of cell lines induced using each MAR factor is different, the β-gal staining method and the β-gal enzyme assay were used to compare the amount of β-gal protein expressed in the positive cell line. Simultaneously performing the method of examining the expression level of the protein was compared and analyzed the activity of β-gal protein in the same number of positive cells.

도 3은 본 발명의 다양한 MAR인자와 SAR 인자들이 β-gal을 발현하는 세포주에서 발현된 β-gal 단백질 활성도를 도시한 것으로, 양성세포 당 β-gal 단백질의 생성양은 대조군인 pSV-β-gal의 발현벡터와 비교시 베타 글로빈 MAR, CSP-B SAR, 및 인터페론 베타 SAR 인자를 사용한 경우에 β-gal의 활성도, 즉 발현양이 증가되었다. 이중 베타 글로빈 MAR 인자를 사용한 벡터에서는 약 7배 이상의 β-gal 발현양 증가가 관찰되었다.Figure 3 shows the β-gal protein activity expressed in a cell line expressing various MAR and SAR factors of the present invention, β-gal protein production amount per positive cell is pSV-β-gal control group When the beta globin MAR, CSP-B SAR, and the interferon beta SAR factor were used, the activity of β-gal, ie, the expression amount, was increased compared to the expression vector of. In the vector using beta globin MAR factor, β-gal expression increase of about 7 times or more was observed.

따라서 본 발명의 MAR 인자는 인간 베타 글로빈 MAR 인자가 더욱 바람직하였다.Therefore, the MAR factor of the present invention is more preferably human beta globin MAR factor.

또한 상기 베타 글로빈 MAR 인자의 효과와 유용성을 증진하기 위하여, 상기 베타 글로빈 MAR 인자의 핵산 염기서열에 대한 분석을 실시하였다. 베타 글로빈 MAR 인자는 2,988개의 염기서열로 이루어져 있으며 이들의 상세한 기능적 구성은 밝혀지지 않았으나 핵산 염기서열의 특성상 중간 부분의 MAR 인자에서 공통적으로 나타나는 보존적인(consensus) 핵산서열과 핵산분포 중 A+T(Adenine, Thymidine)의 비율이 높은 800 bp의 부위와 3' 부분에 244 bp 크기의 alu 인자가 존재한다. alu 핵산 부위는 보통 300 bp 정도의 크기로 통상 두 개의 일직선상에서 반복적인 단량체 단위(directly repeating monomer units)로 구성되어 있으며, 진핵세포의 염색체에 수천개의 상동체가 존재하여 빈번하게 재조합(recombination)이 일어날 수 있다고 보고되어 있다.(Jagadeeswaran et al., 1982. Nature 296, 469-470 ; Rogers. 1985.Int. Rev. Cytol. 93, 187-279) 상기한 특성은 베타 글로빈 MAR 인자내의 alu 인자가 SV40 프로모터 앞부분에 존재하게 되면 장기간 동안 세포를 배양할 경우에 정상적인 유전자 발현을 저해시키는 요인으로 작용 할 수 있다.In addition, in order to enhance the effect and usefulness of the beta globin MAR factor, the nucleic acid sequence of the beta globin MAR factor was analyzed. The beta globin MAR factor consists of 2,988 nucleotide sequences, and their detailed functional composition is unknown, but A + T (consensus nucleic acid sequence and A + T (in nucleic acid distribution), which are commonly found in the intermediate MAR factor, are not known. Alu factor of 244 bp exists in the 800 bp region and 3 'region, where the ratio of adenine and thymidine is high. Alu nucleic acid sites are usually 300 bp in size and are usually composed of two directly repeating monomer units. Thousands of homologs are present on chromosomes of eukaryotic cells, causing frequent recombination. (Jagadeeswaran et al., 1982. Nature 296, 469-470; Rogers. 1985. Int. Rev. Cytol . 93, 187-279) The above characteristics indicate that the alu factor in the beta globin MAR factor is SV40. When present in the front of the promoter can be a factor that inhibits normal gene expression when cells are cultured for a long time.

그리하여 본 발명자들은 상기 부정적인 영향을 배제하고 베타 글로빈 MAR 인자의 성능을 개선하기 위하여 베타 글로빈 MAR 인자의 돌연변이체를 제작하였다.Thus, we have constructed a mutant of beta globin MAR factor to rule out the negative effects and improve the performance of beta globin MAR factor.

도 4는 본 발명의 베타 글로빈 MAR 인자의 돌연변이체를 나타낸 것으로, 베타 글로빈 MAR 인자의 역방향체 b와 베타 글로빈 MAR 인자의 결손 돌연변이체 c, d, e, f, g, h, i를 제조한 후 도 1의 pSV-β-gal version I 벡터의 프로모터 앞부분에 도입하여 발현 벡터를 제작하였다.Figure 4 shows a mutant of the beta globin MAR factor of the present invention, prepared by mutants c, d, e, f, g, h, i of the reverse b and the beta globin MAR factor of beta globin MAR factor Then, the expression vector was prepared by introducing the promoter of the pSV-β-gal version I vector of FIG. 1.

상기에서 제조한 베타 글로빈 MAR 인자의 돌연변이체 벡터를 CHO 세포에 도입한 후 β-gal 단백질의 발현 세포빈도와 β-gal 발현양을 측정하여 도 5에 도시하였다. 베타 글로빈 MAR 인자의 돌연변이체의 대부분은 pSV-베타 글로빈 MAR-β-gal 벡터에 비해 β-gal 발현역가가 감소되었으며, 반면에 베타 글로빈 MAR 인자의 역방향체를 포함하는 pMS-β-gal 발현벡터로 형질전환된 세포주에서는 β-gal 발현역가가 높게 관찰되었다. 또한 삽입되어진 유전자 수와 발현되어지는 단백질 양과의 상관관계를 도 6과 도 7에서 보았을 때 pSV-β-gal은 삽입된 유전자수와 발현된 단백질 양과는 상관관계가 없었으나 pMS-β-gal 로 형질전환한 벡터에서는 삽입된 유전자수와 발현된 단백질 양 사이에 비례관계가 성립함을 확인 할 수 있었다. 이는 상기 베타글로빈 MAR 역방향체가 alu 인자를 프로모터의 반대방향에 위치시킴으로써 향후 발생할 수 있는 재조합(recombination) 가능성을 감소시켰을 뿐 아니라 글로빈 MAR 인자 보다 더 높은 발현역가를 가질 수 있도록 작용하고 삽입 위치에 따른 단백질 발현 저해 현상을 극복하여 단백질 발현을 증가 시켰음을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 MAR 인자는 베타 글로빈 MAR 인자의 역방향체가 가장 바람직하였다.After introducing the mutant vector of the beta globin MAR factor prepared above into CHO cells, the expression cell frequency and the amount of β-gal expression of β-gal protein were measured and shown in FIG. 5. Most of the mutants of the beta globin MAR factor had reduced β-gal expression titres compared to the pSV-beta globin MAR-β-gal vector, whereas the pMS-β-gal expression vector containing the reverse of beta globin MAR factor Β-gal expression titers were observed in cell lines transformed with. In addition, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the correlation between the number of inserted genes and the amount of expressed protein was not correlated with the number of inserted genes and the amount of expressed protein, but was expressed as pMS-β-gal. In the transformed vector, it was confirmed that a proportional relationship was established between the number of inserted genes and the amount of expressed protein. This not only reduces the likelihood of future recombination by positioning the alu factor in the opposite direction of the promoter, but also allows the beta globin MAR reverser to have a higher expression titer than the globin MAR factor and is dependent on the insertion position. Overcoming the expression inhibition phenomenon was found to increase the protein expression. Therefore, the MAR factor of the present invention was most preferably the reverse of beta globin MAR factor.

본 발명으로 상기 MAR 또는 SAR 인자를 기존의 발현벡터의 프로모터 5'에 위치시킴으로써 외래 단백질의 발현역가를 증가시킬 수 있으며 MAR 인자 또는 SAR 인자의 돌연변이체 또는 역방향체를 기존의 발현벡터에 삽입시킴으로써 외래 단백질의 발현역가를 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 발명으로 MAR 인자 또는 SAR 인자를 포함하는 발현벡터들과 MAR 인자 또는 SAR 인자의 돌연변이체나 역방향체를 포함하는 발현벡터를 제공한다. 상기 MAR 인자 또는 SAR 인자는 phi-a MAR(chicken pi α-globin 5' MAR), 베타 글로빈 MAR(human β-globin 5' MAR), DHFR MAR(CHO DHFR intron MAR), HPRT MAR(human HPRT intron MAR), CSP-B MAR(human CSP-B gene flanking SAR element), 인터페론 베타 MAR(human interferon-β gene flanking SAR element), 및 lyso MAR(Chicken lysozyme 5' MAR)로 이루어진 군으로부터 선택하는 것이 바람직하다.In accordance with the present invention, the MAR or SAR factor may be increased in promoter 5 'of an existing expression vector to increase expression of the foreign protein, and a mutant or reverse of MAR or SAR factor may be inserted into an existing expression vector. It was confirmed that the expression potency of the protein can be increased. Therefore, the present invention provides an expression vector comprising a mutant or a reverse of the expression vector containing the MAR factor or SAR factor and MAR factor or SAR factor. The MAR factor or SAR factor is phi-a MAR (chicken pi α-globin 5 'MAR), beta globin MAR (human β-globin 5' MAR), DHFR MAR (CHO DHFR intron MAR), HPRT MAR (human HPRT intron) Preferably selected from the group consisting of MAR), CSP-B gene flanking SAR element (CSP-B MAR), human interferon-β gene flanking SAR element (CAR), and lyso MAR (Chicken lysozyme 5 'MAR). Do.

그 중 본 발명에서 제조한 벡터인 상기 베타 글로빈 MAR 인자의 역방향체를 포함하는 pMS KCCM 10203은 SV40 바이러스 프로모터의 5'에 인간 베타 글로빈 MAR 인자의 역방향체가 위치하고 다수 클로닝사이트가 있는 6287bp의 벡터로, 다수 클로닝사이트에 다른 유전자를 삽입함으로써 외래유전자를 발현시킬 수 있다. 상기 pMS 벡터의 염기서열은 서열목록작성기에서 서열번호 1로 작성하였다.Among them, pMS KCCM 10203 including the reverse product of the beta globin MAR factor, which is a vector prepared in the present invention, is a 6287 bp vector in which the reverse body of human beta globin MAR factor is located at 5 'of the SV40 virus promoter and has multiple cloning sites. By inserting other genes into many cloning sites, foreign genes can be expressed. The base sequence of the pMS vector was prepared as SEQ ID NO: 1 in Sequence Listing.

상기 pMS 벡터에 β-gal이 삽입된 pMS-β-gal을 제작한 후 CHO 세포주 환경에서 유전자발현의 양상을 분석한 결과, 베타 글로빈 MAR 인자 역방향체를 사용한 경우 기존의 SV40 프로모터만을 사용한 것보다 3 내지 4배의 발현빈도와 7 내지 10배 가량의 외래 유전자 발현양이 증가되었다. 또한 상기 pMS-β-gal 벡터 시스템은 도 9에서 나타난 바와 같이 여러 가지 동물세포에 적용가능하며, BHK 세포, CHO 세포, NIH 3T3 세포, 및 HEK 293이 바람직하다. 또한 도 9에서 나타난 바와 같이 pMS-β-gal 벡터 시스템으로 외래 단백질 발현을 유도할 때 MTX(methotrexate)를 첨가하여 단백질 발현역가를 더욱 증가시킬 수 있다.As a result of analyzing the expression of genes in the CHO cell line environment after constructing pMS-β-gal with β-gal inserted into the pMS vector, it was found that the beta globin MAR factor reverser was used compared with the conventional SV40 promoter. The expression frequency of 4 to 4 times and the amount of foreign gene expression of about 7 to 10 times increased. In addition, the pMS-β-gal vector system is applicable to various animal cells as shown in Figure 9, BHK cells, CHO cells, NIH 3T3 cells, and HEK 293 is preferred. In addition, as shown in FIG. 9, when inducing foreign protein expression with the pMS-β-gal vector system, MTX (methotrexate) may be added to further increase the protein expression activity.

또한 본 발명에서는 SV40 바이러스의 프로모터 이외에 널리 사용되고 있는 CMV(cytomegalo virus) 유래 프로모터를 사용하여 MAR 인자 또는 SAR 인자에 대한 외래단백질 발현역가를 실험하였다. 유전자 발현 프로모터의 역가는 다양한 세포주에서 프로모터의 종류에 따라 다양한 편차를 나타내므로, 본 발명에서는 SV40 바이러스 외에 CMV 바이러스의 프로모터를 더욱 실시하였다. 따라서 본 발명에서 선별된 베타글로빈 MAR 역방향체가 CMV 유래 프로모터의 기능에 미치는 영향을 조사하기 위하여 pMS 벡터와 유사하게 pMC 벡터를 제작한 후 인체 유래 단백질인 scu-PA(단쇄 유로키나제)의 유전자를 pMS, pMC, 및 대조군 벡터에 도입하여 제작하였다.In the present invention, the foreign protein expression titers of MAR or SAR factors were tested using CMV (cytomegalo virus) -derived promoters, which are widely used in addition to the promoter of SV40 virus. Since the titer of the gene expression promoter shows various variations depending on the type of promoter in various cell lines, in the present invention, the promoter of CMV virus was further performed in addition to the SV40 virus. Therefore, in order to investigate the effect of the beta globin MAR reverser selected in the present invention on the function of the CMV-derived promoter, a gene of scu-PA (short-chain urokinase), which is a human-derived protein, was constructed after the pMS vector, similar to the pMS vector. pMC, and control vectors were produced.

도 10은 pMS, pMC, 및 대조군 벡터 pSV, pCMV에 scu-PA를 도입하여 제조한 pMSPUK, pMCPUK, pSPUK 및 pMCPUK벡터를 CHO 세포주에 도입하여 scu-PA의 발현역가를 도시한 것으로, pMS, pMC 벡터가 대조군벡터인 pSV, pCMV 발현벡터보다 유전자 발현이 약 4배 이상 증가됨을 관찰하였다. 따라서 본 발명의 베타글로빈 MAR 역방향체는 다양한 프로모터와의 적절한 조합으로 동물세포에서 단백질을 발현하는데 사용 될 수 있다.FIG. 10 illustrates the expression titers of scu-PA by introducing pMSPUK, pMCPUK, pSPUK and pMCPUK vectors prepared by introducing scu-PA into pMS, pMC, and control vectors pSV and pCMV into CHO cell lines. It was observed that the gene expression was increased by about four times more than the control vectors pSV and pCMV expression vectors. Thus, the betaglobin MAR reverser of the present invention can be used to express proteins in animal cells in appropriate combination with various promoters.

또한 본 발명의 베타글로빈 MAR 역방향체를 더욱 포함하는 벡터는 외래 유전자를 삽입시킴으로써 동물 세포주에서 통상적인 방법으로 생리활성 물질 등의 유용한 단백질을 수득 할 수 있다.In addition, the vector further comprising the beta globin MAR reverse body of the present invention can be obtained by inserting a foreign gene useful proteins such as bioactive substances in a conventional manner in animal cell lines.

또한, 본 발명자들은 유전자의 전사 종결에 있어 필수적인 poly-A 신호, 절단부위, 종결부위가 정확히 알려져 있는 인체의 가스트린(gastrin) 유전자 전사종결부위를 선별, 제작하여 본 발명의 발현 벡터에 더욱 적용함으로써 발현벡터의 고유성을 확립하고 동시에 mRNA 안정성 증가를 통하여 발현벡터의 효율을 증진시키고자 하였다.In addition, the present inventors screened and produced a gastrin gene transcription termination site of the human body in which the poly-A signal, cleavage site, and termination site, which are essential for gene transcription termination, are known and further applied to the expression vector of the present invention. In order to establish the uniqueness of the expression vector and at the same time increase the mRNA stability to improve the efficiency of the expression vector.

가스트린은 HindIII 제한효소 맵(map)상에서 poly-A 신호, 절단부위, 종결부위가 포함되는 603 bp의 절편으로 이루어져 있으며 염기서열은 서열번호 2로 기재하였다. poly-A 신호와 절단부위는 15 bp 떨어져 있으며 종결부위는 poly-A 신호로부터 약 220 bp 떨어져 위치한다. 상기한 거리로 위치한 가스트린의 전사종결부위는 종결부위에서 전사가 종결되고 절단부위에서 mRNA의 절단 및 poly-A가 일어난다.Gastrin consists of 603 bp fragments containing poly-A signal, cleavage site, and termination site on HindIII restriction enzyme map. The base sequence is set forth in SEQ ID NO: 2. The poly-A signal and the cleavage site are 15 bp apart and the termination site is about 220 bp away from the poly-A signal. The transcription termination site of gastrin located at the above-mentioned distance is terminated transcription at the termination site and cleavage of mRNA and poly-A at the cleavage site.

본 발명자들은 SV40 poly-A 신호와 가스트린 유전자 전사종결인자를 조합하여 외래 유전자발현 역가를 향상시킬 수 있는 조합을 도 11에 하기한 바와 같이 제조하여 동물 세포주에서 외래단백질의 발현역가를 확인하였다.The present inventors prepared a combination capable of improving foreign gene expression titers by combining the SV40 poly-A signal and the gastrin gene transcription terminator as shown in FIG. 11 to confirm the expression titers of foreign proteins in animal cell lines.

도 11은 가스트린유전자의 전사종결인자와 SV40 poly-A 신호를 조합한 조합체를 도시한 것으로, 본 발명의 전사종결부위 조합체는 a의 대조군으로 설정한 pSV 벡터의 SPA(SV40 폴리아데닐레이션 신호) 조합체, b의 pSG-GTF(gastrintermination site) 조합체, c의 pSV-SPA-GTR(GTF의 역방향체) 조합체, d의 pSV-GPA(가스트린 폴리아델닐레이션 신호) 조합체, e의 pSV-GPA-GTF 조합체, f의 pSV-SPA-GTR 조합체, g의 pSV-GMPA(GPA의 돌연변이체) 조합체고, h의 pSV-GMPA-GTF 조합체, 및 i의 pSV-GMPA-GTR 조합체로 이루어지는 군으로부터 선택하는 것이 바람직하다. 상기 SPA-GTF, SPA-GTR, SP-GPA, SPA-GMPA의 염기서열은 서열목록작성기로 각각 서열번호 3, 서열번호 4, 서열번호 5, 서열번호 6으로 작성하였다. 상기 군을 이루는 조합들을 모두 pSV-β-gal벡터에 각각 삽입한 후 Cos-7 세포주에 도입하여 β-gal의 발현역가를 측정하였다. 발현역가는 β-gal의 발현양으로 도 12에 도시하였고, 여러 조합 중 pSG 발현 벡터 즉 SV40 poly-A 신호와 가스트린 전사종결자의 조합체가 기존의 SV40 poly-A 신호에 비해 단백질의 발현 양을 약 4배 증가시키는 효과를 얻을 수 있었다. 따라서 발현벡터의 발현역가를 증가시킬 수 있는 최상의 전사종결부위는 SPA-GTF(SV40의 poly-A에 가스트린 종결부위)가 가장 바람직하다. 따라서 본 발명은 상기 군을 이루는 전사종결인자 조합체를 기존 발현벡터의 전사종결부위로 활용하여 외래 단백질의 발현역가를 증가시킬 수 있으며 대표적인 예로 본 발명에서 발현벡터 pSG를 제공한다.Figure 11 shows a combination of the transcription terminator and SV40 poly-A signal of the gastrin gene, the transcription termination site of the present invention is the SPA (SV40 polyadenylation signal) combination of the pSV vector set as a control of a , pSG-GTF (gastrintermination site) combination of b, pSV-SPA-GTR (reverse of GTF) combination of c, pSV-GPA (gastrin polyadenylation signal) combination of d, pSV-GPA-GTF combination of e , pSV-SPA-GTR combination of f, g pSV-GMPA (mutant of GPA) combination, pSV-GMPA-GTF combination of h, and pSV-GMPA-GTR combination of i are preferred. Do. The base sequences of the SPA-GTF, SPA-GTR, SP-GPA, and SPA-GMPA were prepared using SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, and SEQ ID NO: 6, respectively. The combinations of the groups were inserted into pSV-β-gal vectors, respectively, and then introduced into Cos-7 cell lines to measure the expression titers of β-gal. The expression titers are expressed in β-gal as shown in FIG. 12. Among the various combinations, the pSG expression vector, that is, the combination of the SV40 poly-A signal and the gastrin transcription terminator, reduced the amount of protein expression compared to the conventional SV40 poly-A signal. 4 times increase effect was obtained. Therefore, the best transcription termination site capable of increasing the expression vector of the expression vector is SPA-GTF (gastrin termination site of poly-A of SV40) is most preferred. Accordingly, the present invention can increase the expression titer of a foreign protein by using the transcription terminator combination of the group as a transcription termination region of an existing expression vector, and provides an expression vector pSG in the present invention.

pSG벡터는 pSV 벡터의 전사종결부위에 SPA-GTF를 도입한 것으로, 총 3309 bp로 이루어진 벡터이다. 상기 벡터의 염기서열은 서열번호 7로 작성하여 첨부하였다. 본 발명의 pSG 벡터에 β-gal을 도입하여 발현역가를 실험한 결과, 기존의 pSV 벡터에 비해 4배 가량의 외래유전자 발현역가를 볼 수 있었으며 이는 가스트린 유전자의 전사종결부위에서 유래된 핵산염기부위와 SV40 바이러스의 poly-A에서 유래된 핵산 염기의 조합을 통한 전사종결부위를 포함하여 mRNA 전사체의 불안정성 등을 감소시킨 결과로 볼 수 있다.The pSG vector introduces SPA-GTF at the transcription termination site of the pSV vector and is a vector composed of 3309 bp. The base sequence of the vector was prepared as SEQ ID NO: 7 and attached. As a result of introducing β-gal into the pSG vector of the present invention, the expression titer was found to be four times higher than that of the conventional pSV vector, which is the nucleic acid base derived from the transcription termination region of the gastrin gene. It can be seen as a result of reducing the instability of the mRNA transcript, including the transcription termination site through the combination of the nucleic acid base derived from poly-A of the SV40 virus.

따라서 본 발명의 통상의 벡터에 전사종결부위를 SPA-GTF로 조합한 벡터는 통상적인 방법을 실시하여 외래 유전자를 동물 세포주에서 발현시켜 생리활성 물질 등과 같은 유용 단백질을 수득 할 수 있다.Therefore, the vector combining the transcription termination site with SPA-GTF in the conventional vector of the present invention can be used to obtain a useful protein such as a bioactive substance by expressing a foreign gene in an animal cell line.

또한 본 발명에서 상기에 언급한 동물세포에서 외래 유전자의 발현역가를 증가시킬 수 있는 두 가지 부위를 모두 포함하는 발현벡터를 제공한다. 상기 두 가지 부위는 역방향체의 베타 글로빈 MAR 인자와 SV40의 poly-A에 가스트린 종결부위(terimnation site)가 조합된 전사종결부위이다.In addition, the present invention provides an expression vector including both sites capable of increasing the expression potency of the foreign gene in the animal cells mentioned above. These two sites are transcription termination sites in which the beta globin MAR factor of the reverse body and the gastrin termination site are combined with poly-A of SV40.

도 13에서 본 발명의 발현벡터 pMSG의 구조를 도시하였고, 6347 bp의 총 염기서열은 서열번호 8로 염기서열목록 작성 소프트웨어에서 작성하였으며 기탁기관에 기탁하여 KCCM 10202를 받았다. 더욱 상세한 pMSG의 지도(map)는 하기 표 1에 나타내었다.The structure of the expression vector pMSG of the present invention is shown in FIG. 13, and a total nucleotide sequence of 6347 bp was prepared in the sequencing software of SEQ ID NO: 8 and deposited in a depository institution to receive KCCM 10202. More detailed maps of pMSG are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

서열번호SEQ ID NO: 기능function 1 - 4191-419 SV40바이러스의 초기프로모터와 인핸서Early promoter and enhancer of SV40 virus 420 - 448420-448 다수클로닝 사이트(MCS)Multiple Cloning Site (MCS) 449 - 656449-656 전사종결부위Enterprise Termination Site 3365 - 63293365-6329 베타 글로빈 MAR 인자 역방향체Beta globin MAR factor reverser 1272 - 21321272-2132 베타 락타메이즈(β-lactamase:AmpR)Beta lactamase (β-lactamase: Amp R )

본 발명의 pMSG의 효능과 유용성을 분석하기 위하여 인체 세포 활성 단백질인 TGF-β에 선택적으로 결합하여 TGF-β의 부작용을 저해할 수 있는 TGF-βSRII유전자의 단백질 발현을 유도시켰다. 그 결과 도 14에 도시한 바와 같이 pMSG 발현벡터를 통하여 발현되는 TGF-βSRII단백질은 단백질의 당쇄구조가 형성되어 본래의 단백질의 크기보다 분자량이 증가된 형태인 전형적인 동물세포의 당단백질 형태를 가진다. 초기 TGF-βSRII 발현량은 약 100 ng/ 106cell/day로 대부분의 세포가 균등하게 발현하였고, 또한 도 15에 나타난 바와 같이 TGF-βSRII 단백질을 발현하는 세포에 MTX를 1 uM로 첨가하였을 때 최대 10 ug/106cell/day을 수득할 수 있었다. 상기 TGF-β는 생체 내에서 다양한 역할을 하는데 특히 신장의 사구체 경화증, 간 경변, 표피세포의 각질화, 교합연골의 염증 등을 유발하는 인자로 여겨져 이에 대한 치료법으로 TGF-βSRII를 처리하여 TGF-β을 억제시키는 방법이 시술되고 있다.In order to analyze the efficacy and usefulness of the pMSG of the present invention, it selectively binds to TGF-β, a human cell active protein, to induce protein expression of TGF-βSRII gene, which can inhibit the side effects of TGF-β. As a result, as shown in FIG. 14, the TGF-βSRII protein expressed through the pMSG expression vector has a glycoprotein form of a typical animal cell in which a sugar chain structure of the protein is formed to increase the molecular weight of the original protein. The initial expression of TGF-βSRII was about 100 ng / 10 6 cell / day, and most of the cells were expressed evenly, and as shown in FIG. 15, MTX was added to 1 μM of cells expressing TGF-βSRII protein. A maximum of 10 ug / 10 6 cell / day could be obtained. The TGF-β plays various roles in vivo, and in particular, it is regarded as a factor that causes renal glomerulosclerosis, cirrhosis of the liver, keratinization of epidermal cells, inflammation of the occlusal cartilage, and the treatment of TGF-βSRII as a treatment for TGF-β. A method of suppressing the

따라서 본 발명의 pMSG 벡터를 이용한 시스템은 기존의 발현 시스템이 가지고 있는 문제점인 단백질 발현양의 부족 및 발현 세포주 확보의 어려움 등이 개선되었고, 통상적인 동물발현 시스템을 실시하여 생리활성 물질 등의 여러 종류의 재조합 단백질을 대량으로 생산할 수 있다.Therefore, the system using the pMSG vector of the present invention has improved the lack of protein expression amount and difficulty in securing the expression cell line, which is a problem with the existing expression system, various kinds of physiologically active substances such as by implementing a conventional animal expression system Can produce a large amount of recombinant protein.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are provided only to more easily understand the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1] pMS-β-gal 벡터의 제조Example 1 Preparation of pMS-β-gal Vector

(1) pMS-β-gal 벡터제조(1) Preparation of pMS-β-gal Vector

pMS-β-gal 벡터를 제작하기 위해 다음의 여러 과정을 수행하였다.To prepare the pMS-β-gal vector, several processes were performed.

① 베타 글로빈 MAR(human β-globin 5' MAR)의 염기서열을 확보하기 위하여 G-2 세포로부터 게놈 핵산의 순수 분리① Pure separation of genomic nucleic acid from G-2 cells to secure the nucleotide sequence of beta globin MAR (human β-globin 5 'MAR)

미국의 Promega사의 Wizard Genomic DNA purification kit를 이용하여 휴먼세포주 G-2에서 게놈 DNA (genomic DNA)를 순수 분리하였으며, 자세한 내용은 공급자가 제공하는 실험과정에 따랐다.Genome DNA was isolated from human cell line G-2 using Promega's Wizard Genomic DNA purification kit from the US. For details, follow the experimental procedure provided by the supplier.

② 게놈 핵산 대상 PCR 방법 및 서브클로닝(subcloning)② Genomic nucleic acid target PCR method and subcloning

베타글로빈 MAR의 염기서열을 확보하기 위하여 상기에서 순수 분리한 게놈 DNA를 주형(template)으로 사용하고, 프라이머는 베타글로빈 MAR의 앞부분(5')에 해당하는 BML1과 뒷부분(3')에 해당하는 BMR1을 이용하여 핵산대상 중합효소연쇄반응(PCR)을 실시하였다. 이용된 프라이머 BML1(서열번호 9)와 프라이머 BMR1(서열번호 10)이다. 중합효소연쇄반응은 32개의 주기(cycle)로 이루어졌다. 각 주기는 하기 표 2와 같다.In order to secure the nucleotide sequence of the beta globin MAR, the pure genomic DNA isolated above is used as a template, and the primers correspond to the BML1 corresponding to the front part (5 ') and the back part (3') of the beta globin MAR. BMR1 was used to perform a polymerase chain reaction (PCR). Primer BML1 (SEQ ID NO: 9) and Primer BMR1 (SEQ ID NO: 10) used. The polymerase chain reaction consisted of 32 cycles. Each cycle is shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

조 건Condition 사이클수Cycles 1One 94℃, 2 분94 ℃, 2 minutes 1One 22 94℃,30초->60℃, 45초->72℃, 45초94 ℃, 30sec-> 60 ℃, 45sec-> 72 ℃, 45sec 2-312-31 33 72℃, 10분72 ° C., 10 minutes 3232

PCR로 수득한 산물을 노바젠(Novagen)사의 pT7blue 벡터에 삽입함으로써 서브클로닝을 완료하여 pT7blue/베타글로빈 MAR 벡터를 제작하였다. 노바젠사의 pT7blue 벡터는 중합효소 연쇄반응의 산물을 직접적으로 클로닝을 할 수 있도록 고안된 TA 클로닝벡터이다.Subcloning was completed by inserting the product obtained by PCR into the pT7blue vector of Novagen (Novagen) to prepare a pT7blue / betaglobin MAR vector. Novagen's pT7blue vector is a TA cloning vector designed to directly clone the product of a polymerase chain reaction.

③ pSV-β-gal 벡터 프로모터 앞부분 (5')에 인비트로 PCR 뮤타제네시스(in vitro PCR mutagenesis)방법으로 유용한 제한효소 위치(MCS: multicloning site)를 삽입한 재조합 벡터(version I과 version II 벡터) 제조③ Recombinant vectors (version I and version II vectors) incorporating a restriction site (MCS: multicloning site) useful in vitro PCR mutagenesis (5 ') in front of the pSV-β-gal vector promoter. Produce

상기에서 pT7blue 벡터에 서브클로닝된 베타글로빈 MAR 인자를 포함한 다수의 MAR 인자를 pSV-β-gal 벡터의 프로모터 앞부분에 효율적으로 클로닝하기 위해 도 1의 재조합 pSV-β-gal 버전 I(version I)과 버전 II(version II) 벡터를 제작하였다.In order to efficiently clone a number of MAR factors including the beta globin MAR factor subcloned into the pT7blue vector to the promoter of the pSV-β-gal vector, the recombinant pSV-β-gal version I of FIG. Version II vectors were constructed.

재조합 pSV-β-gal 버전 I 벡터 제작하기 위하여 pSV-β-gal 벡터에 제한효소 Spe I과 Hind III를 처리하여 SV40 프로모터를 포함하는 443bp의 Spe I--Hind III 단편을 아가로스 갤(agarose gel)로부터 BIO 101사의 gene clean III kit로 분리 정제하여 회수한 후, 이 단편을 같은 제한효소인 Spe I과 Hind III를 처리하여 개환된 pBluescript SK(+) (미국의 Stratagene사) 벡터에 삽입 연결하여 먼저 pBluescript /SV40 I 프로모터 벡터를 제작하였다. 다음으로 상기에서 제작한 pBluescript/SV40 I 프로모터 벡터에 제한효소 Sca I과 Hind III를 처리하여 SV40 프로모터를 포함하는 단편을 위와 같은 방법으로 아가로스 갤에서 분리 정제하여 회수한 다음, 같은 제한효소를 처리하여 개환된 pSV-β-gal 벡터에 삽입 연결함으로써 버전 I 벡터를 완성하였다.In order to construct a recombinant pSV-β-gal version I vector, a 443bp Spe I--Hind III fragment containing an SV40 promoter was processed by treating the pSV-β-gal vector with restriction enzymes Spe I and Hind III. After recovery from the BIO 101's gene clean III kit and recovery, the fragments were inserted into the pBluescript SK (+) (Stratagene, USA) vector, which was subjected to the same restriction enzymes Spe I and Hind III. First, a pBluescript / SV40 I promoter vector was constructed. Next, by treating the pBluescript / SV40 I promoter vector prepared above with restriction enzymes Sca I and Hind III, the fragment containing the SV40 promoter was separated and recovered from agarose gal in the same manner as described above, and then treated with the same restriction enzyme. Version I vector was completed by inserting into the ring-opened pSV-β-gal vector.

또한 재조합 pSV-β-gal 버전 II 벡터 제작하기 위하여 pSV-β-gal 벡터에 EcoR I과 Hind III를 처리하여 SV40 프로모터를 포함하는 420 bp의 EcoR I/Hind III 단편을 상기와 같은 방법으로 분리 정제하여 회수한 후, 이 단편을 같은 제한효소인 EcoR I과 Hind III를 처리하여 개환된 pBluescript SK(+) 벡터에 삽입 연결함으로써 pBluescript/SV40 II 프로모터 벡터를 제작하였다. 다음으로 상기에서 제작한 pBluescript/SV40 II 프로모터 벡터에 제한효소 Sca I과 Hind III를 처리하여 SV40 프로모터를 포함하는 단편을 상기와 같은 방법으로 아가로스 갤에서 분리 정제하여 회수한 다음, 같은 제한효소를 처리하여 개환된 pSV-β-gal 벡터에 삽입 연결함으로써 버전 II 벡터를 완성하였다.In addition, in order to construct a recombinant pSV-β-gal version II vector, EcoR I and Hind III were treated with pSV-β-gal vector to isolate and purify the 420 bp EcoR I / Hind III fragment containing the SV40 promoter by the above method. After recovery, the fragment was treated with the same restriction enzymes EcoR I and Hind III and inserted into the ring-opened pBluescript SK (+) vector to prepare a pBluescript / SV40 II promoter vector. Next, by treating the pBluescript / SV40 II promoter vector prepared above with restriction enzymes Sca I and Hind III, the fragment containing the SV40 promoter was separated and recovered from agarose gal in the same manner as described above, and then the same restriction enzyme was obtained. The version II vector was completed by inserting and linking to the ring-opened pSV-β-gal vector.

④ pSV-β-gal 벡터 프로모터 앞부분 (5')에 베타 글로빈 MAR 인자를 역방향체로 삽입하여 pMS-β-gal 벡터제조④ pMS-β-gal vector preparation by inserting beta globin MAR factor into the back of the pSV-β-gal vector promoter (5 ')

상기 ②에서 제작된 pT7blue/베타글로빈 MAR 벡터에 제한효소 Spe I과 Sma I을 처리하여 베타글로빈 MAR 인자를 함유하는 3 kb 크기의 DNA 단편을 아가로스 갤에서 분리 정제하여 회수한 후, 같은 제한효소인 Spe I과 Sma I을 처리하여 개환된 재조합 pSV-β-gal 버전 I 벡터에 삽입 연결하여 베타글로빈 MAR 인자 클로닝을 완료하였다. 삽입된 베타글로빈 MAR 인자의 방향성을 알기 위해 제한효소 베타글로빈 MAR 인자에 존재하고 그리고 재조합 pSV-β-gal 버전 I 벡터에 존재하는 제한효소 Hind III를 처리하여 역방향체임을 확인하였다.After treating the pT7blue / betaglobin MAR vector prepared in ② with restriction enzymes Spe I and Sma I, a 3 kb sized DNA fragment containing beta globin MAR factor was isolated and purified from agarose gal, and recovered. Phosphorus Spe I and Sma I were treated and inserted into the ring-opened recombinant pSV-β-gal version I vector to complete beta globin MAR factor cloning. To determine the orientation of the inserted beta globin MAR factor, the restriction enzyme Hind III present in the restriction enzyme beta globin MAR factor and present in the recombinant pSV-β-gal version I vector was confirmed to be reverse.

(2) pMS-β-gal 벡터의 발현역가 측정(2) Determination of expression titer of pMS-β-gal vector

상기 제조한 pMS-β-gal 벡터를 포함한 다수의 시험용 벡터 2 ug를 각각 CHO DG44 세포에 지방계면활성제의 일종인 DOSPER(Boehringer Manheim, 독일)를 이용하여 선별용 벡터인 pSV2Neo벡터와 함께 동시 형질도입(co-transfection)방법으로 도입하였고, 대조군으로 pSV-β-gal 벡터도 동일하게 실시하였다. 벡터 DNA가 도입된 CHO DG44 세포를 G418(네오마이신)이 포함된 선별용 배지( MEM-α 배지: 열처리된 FBS 10 %, 850 ug/ml G418을 포함하는 뉴클레오사이드(nucleoside))에 약 2주정도 배양한 후 G418에 저항성을 가지는 양성 세포주를 각각 20 개씩 분리하였다. 상기 분리한 40개의 양성 세포군은 정량적인 서든블로팅(southern blotting)으로 β-gal의 유전자수(copy) 및 선별표지(selection marker)유전자인 neo 유전자수를 분석하였고, 노던 블롯으로 대조군 벡터 pSV-β-gal과 pMS-β-gal 벡터에서 전사되는 β-gal RNA양을 분석하였다.Simultaneous transduction of 2 ug of a plurality of test vectors containing the prepared pMS-β-gal vector together with pSV2Neo vector, a selection vector, using DOSPER (Boehringer Manheim, Germany), a kind of fat surfactant, in CHO DG44 cells (co-transfection) method was introduced, and as a control, pSV-β-gal vector was also performed. CHO DG44 cells incorporating vector DNA were placed in screening medium containing G418 (neomycin) (MEM-α medium: nucleoside containing 10% heat treated FBS, 850 ug / ml G418). After incubation, 20 positive cell lines resistant to G418 were isolated. The isolated 40 positive cell populations were analyzed by the quantitative Southern blotting to analyze the number of β-gal genes and the selection of neo genes, which are selection marker genes, and Northern blots to control vector pSV-. The amount of β-gal RNA transcribed in β-gal and pMS-β-gal vectors was analyzed.

도 6은 본 발명의 대조군 벡터 pSV-β-gal 또는 pMS-β-gal 벡터를 포함하는 동물세포에서의 β-gal 유전자수(대조군: a, 본 발명: b), 전사된 RNA수(대조군: c, 본 발명: d), 및 선별표지인 neo 유전자수(대조군: e, 본 발명: f)를 서든블롯과 노던블롯으로 분석한 것이며, 도 7은 대조군 벡터 pSV-β-gal 또는 pMS-β-gal 벡터를 포함하는 동물세포주에 삽입된 β-gal 유전자수와 β-gal 발현양과의 상관관계를 그래프로 도시한 것이다. 대조군 벡터는 a의 삽입된 유전자 수에 비해 DNA에서 전사된 RNA수가 c에 나타난 바와 같이 극히 소량이었다. 그러나 본 발명의 pMS-β-gal 벡터의 경우 삽입된 유전자에서 전사된 RNA수도 d와 같이 많았다. 또한 유전자 수와 유전자의 발현량을 비교한 도 7에선, 대조군 세포주(O)는 β-gal 활성도가 유전자수와는 무관하여 본 발명의 pMS-β-gal 벡터에 비해 10배 이하의 역가를 나타내었고, pMS-β-gal 벡터가 도입된 세포주(●)에서는 평균적으로 유전자 수가 10 개(copy) 이상으로 나타났으며, 많은 유전자수를 지닌 세포주에서도 그에 따른 단백질 발현 양이 증가되었다.FIG. 6 shows the number of β-gal genes (control: a, the present invention: b) and the number of transcribed RNAs in animal cells including the control vector pSV-β-gal or pMS-β-gal vector of the present invention. c, the present invention: d), and the selectable neo gene number (control: e, the present invention: f) was analyzed by Southern blot and Northern blot, Figure 7 is a control vector pSV-β-gal or pMS-β The graph shows the correlation between the number of β-gal genes inserted into animal cell lines containing -gal vectors and the amount of β-gal expression. The control vector had a very small amount of RNA transcribed in DNA relative to the number of inserted genes of a as shown in c. However, in the pMS-β-gal vector of the present invention, the number of RNAs transcribed from the inserted gene was as high as d. In addition, in FIG. 7 comparing the number of genes and the amount of gene expression, the control cell line (O) exhibits a titer of 10 times or less than the pMS-β-gal vector of the present invention because β-gal activity is independent of the number of genes. In the cell line (●) to which the pMS-β-gal vector was introduced, the number of genes was 10 or more (copy) on average, and the amount of protein expression was increased even in cell lines with a large number of genes.

(4) 세포주에 따른 pMS-β-gal벡터의 발현양상.(4) Expression pattern of pMS-β-gal vector according to cell line.

동물세포를 통한 외래 유전자의 발현에는 CHO 세포 외에도 여러 종의 세포가 사용되어지며 각각의 세포에 따라 외래 유전자의 발현양도 다양하게 나타난다. 따라서 본 발명에서는 상기한 발현 시스템이 CHO 세포주에서 발현역가 및 발현 세포주의 생성 빈도가 증가되는 사실을 상기 실험들에서 확인하였기 때문에 CHO 세포주와는 세포의 기원 및 형태가 상이한 동물세포에 본 발명의 벡터를 적용가능한지 실험하였다.In addition to CHO cells, several kinds of cells are used to express foreign genes through animal cells, and the expression amount of foreign genes varies depending on each cell. Therefore, in the present invention, since the above expression system confirmed the fact that the expression titer and the expression frequency of the expression cell line were increased in the CHO cell line, the vector of the present invention was applied to animal cells having different origins and forms of cells from the CHO cell line. Was tested for applicability.

대조군으로 사용되는 pSV-β-gal 벡터와 pMS-β-gal 벡터를 BHK(Baby Hamster Kidney 세포), NIH3T3(Mouse fibroblast 세포), 및 HEK293(Human Embryonic Kidney 세포)에 각각 pSV2Neo(선별용) 벡터와 혼합하여 도입한 후 G418이 포함된 배지에서 약 14일 간 배양한 다음 성장된 세포를 대상으로 양성세포주의 생성 빈도 및 양성 세포주에서의 β-gal 발현양의 증가효과를 상기 (3)의 실험방법과 동일하게 수행하여 조사하였다.The pSV-β-gal vector and pMS-β-gal vector used as a control group were transferred to BHK (Baby Hamster Kidney cells), NIH3T3 (Mouse fibroblast cells), and HEK293 (Human Embryonic Kidney cells), respectively. Experimental method of the above (3) to increase the production frequency of the positive cell line and the amount of β-gal expression in the positive cell line in cultured cells containing G418 and then cultured for about 14 days in G418 containing medium. Investigation was carried out in the same manner as

도 8은 본 발명의 pMS-β-gal벡터의 발현 역가를 다양한 세포주에서 확인한 것으로, BHK 세포주의 경우 CHO 세포주와 유사한 양상을 나타내며, NIH 3T3 세포주의 경우 증가효과가 적고 HEK 293 세포주의 경우는 대조군인 pSV-β-gal 발현벡터와의 차이가 관찰되지 않았다. 상기와 같은 효과는 양성세포주의 생성 빈도에서도 동일한 형태의 결과가 측정되었다. 따라서 본 발명의 발현 벡터의 특정 세포에 따른 효과는 대상 세포에 따라 변화되며 모든 동물세포에서 동등한 효과를 기대하기는 어렵다고 여겨지나 동물세포의 유전자 발현에 널리 쓰이는 CHO, BHK, 및 NIH3T3 세포주 등에서는 유용하게 사용 될 수 있다.8 shows the expression titers of the pMS-β-gal vector of the present invention in various cell lines. The BHK cell line shows a similar pattern to that of the CHO cell line. No difference from the pSV-β-gal expression vector was observed. The same effect was measured in the production frequency of positive cell lines. Therefore, the effect according to specific cells of the expression vector of the present invention is changed depending on the target cells and it is difficult to expect the equivalent effect in all animal cells, but useful in CHO, BHK, and NIH3T3 cell lines widely used for gene expression of animal cells. Can be used.

(5) pMS-β-gal 벡터를 이용한 발현시스템 확립(5) Establishment of expression system using pMS-β-gal vector

기존 발현벡터 시스템의 경우 장기간의 세포 배양 및 다수의 후보 세포주로부터 최대의 발현량을 보이는 우량한 세포주를 선별하여야 하는 과정을 거치게 된다. 상기의 우량세포주 선별에 따른 비효율성을 배제하고 외래 유전자를 최대한으로 발현시키기 위하여 세포 선별제인 MTX(Metho trexate)를 이용한 최대 발현 세포주를 확립하는 방법을 적용하였다.In the existing expression vector system, long-term cell culture and superior cell lines showing the maximum expression level from a plurality of candidate cell lines are required to be selected. In order to exclude the inefficiency according to the selection of the superior cell line and to express the foreign gene to the maximum, a method of establishing the maximum expression cell line using MTX (Metho trexate) as a cell selection agent was applied.

본 발명의 pMS-β-gal 벡터를 세포에 도입한 후 MTX를 첨가에 따른 단백질 발현량의 변화를 조사하였다. pMS-β-gal 벡터 및 대조 백터(pSV-β-gal)를 DHFR 유전자가 결손된 CHO DG44 세포에 DHFR 유전자를 가지는 pDCH1P 벡터와 함께 각각 동시형질도입(co-transfection)방법으로 도입하였다. DHFR 유전자가 도입된 세포주는 선별배지(열처리와 투석된 FBS를 10% 포함하는 뉴클레오사이드가 없는 MEM-α 배지)에서 배양한 후 β-gal 염색방법으로 β-gal 발현 양성 세포주를 다수 선별하였다. β-gal 발현 양성 세포를 선별하기 위한 β-gal 염색은 먼저 선별 배지에서 키운 세포에 2 % 포름알데하이드와 0.2 % 글루타르알데하이드를 4 ℃에서 10분 처리하여 세포를 고정(fixing)시킨 다음, 세포 세척용액인 PBS를 이용하여 두 번 씻어준 후, β-gal 효소의 기질인 X-gal을 처리하여 효소-기질 반응을 이용한 염색법이다. 염색 결과, β-gal을 발현하는 경우 X-gal을 분해하여 푸른 색깔을 띄는 반응생성물을 생성하여 결국 세포가 푸르게 염색된다. β-gal 염색법에 의해 선별된 다수의 개별의 세포주는 세포배양 선별배지에 MTX(methotrexate)를 10 nM, 20 nM,50 nM, 100 nM, 400 nM, 그리고 마지막으로 1uM 농도로 순차적으로 증가시킨 선별배지로 배양하여 유전자 증폭과정을 실시하였다. 앞서 선별된 세포주가 각각의 MTX 농도에서 적응하여 건강하게 자랄 때까지 약 2 내지 3주 동안 한 농도의 MTX 농도에서 배양하였다. 유전자 증폭 과정에서 이에 상응한 외래 유전자인 β-gal의 발현양을 통상적인 ELISA 기법 및 β-gal 활성도 측정법을 이용하여 측정하였다.After the pMS-β-gal vector of the present invention was introduced into cells, changes in protein expression according to the addition of MTX were investigated. The pMS-β-gal vector and the control vector (pSV-β-gal) were introduced into CHO DG44 cells lacking the DHFR gene together with the pDCH1P vector having the DHFR gene by co-transfection. The cell lines into which the DHFR gene was introduced were cultured in selection medium (nucleoside-free MEM-α medium containing 10% of heat treated and dialyzed FBS), and then a large number of β-gal expression positive cell lines were selected by β-gal staining. . β-gal staining for selection of β-gal expressing positive cells was first fixed in cells grown in selection medium by treatment with 2% formaldehyde and 0.2% glutaraldehyde at 4 ° C. for 10 minutes. After washing twice with PBS as a washing solution, X-gal, a substrate of β-gal enzyme, is treated and stained using an enzyme-substrate reaction. As a result of staining, when β-gal is expressed, X-gal is decomposed to produce a blue colored reaction product, which eventually stains the cells blue. Multiple individual cell lines selected by β-gal staining were selected to sequentially increase MTX (methotrexate) to 10 nM, 20 nM, 50 nM, 100 nM, 400 nM, and finally 1 uM concentration in cell culture selection medium. Cultured in the medium was carried out gene amplification process. The previously selected cell lines were incubated at one concentration of MTX concentration for about 2-3 weeks until they adapted to each MTX concentration and grew healthy. During gene amplification, the expression level of the corresponding foreign gene, β-gal, was measured using conventional ELISA and β-gal activity assay.

도 9는 본 발명의 pMS-β-gal 벡터와 대조군 벡터를 도입한 세포에서의 MTX 첨가양에 따른 외래단백질의 발현량 변화를 도시한 것이다. 통상적으로 CHO 세포주에서 외래 유전자의 최대 발현을 유도할 경우 전체 단백질의 약 2.5 %에 해당되는 단백질 양의 생성(약 10 μg/106cell/day)율이 보고(Kaufman, 1997. Methods Mol Biol 62, 287-300 )되었는데, 본 발명에서는 MTX의 양을 점진적으로 증가하여 1000 nM 의 농도에 적응된 세포주에 대해 유전자 증폭수를 조사한 결과 약 100 내지 1000 개의 유전자가 증폭된 형태로 나타났다. 이러한 유전자 증폭 세포주들에 있어 pMS-β-gal 발현벡터 및 대조군(pSV-β-gal)의 단백질 발현양을 조사하여 본 결과 대조 벡터의 경우 세포주간의 발현역가 차이가 크게 나타났으며, 산업적으로 유용한 단백질 생성양의 수준인 20 μg/106cell을 기준으로 하여보면 대조군의 경우 25 %의 빈도로 나타나는 반면 본 발명에서의 발현벡터를 통한 경우는 88 %의 빈도로 나타나는 것이 확인되었다. 또한 발현량을 최대치를 나타내는 세포주간의 비교 시에도 본 발명의 pMS-β-gal 발현벡터가 우수한 것으로 나타나 pMS(KCCM-10203)에 외래 유전자를 삽입하여 다량의 단백질을 유도 할 수 있다. 상기한 현상은 향후 본 발명의 발현 벡터를 사용하여 유용한 외래유전자를 발현하고자 할 경우 높은 수준의 단백질 생성 세포주를 확립하는데 기존의 발현 벡터보다 높은 수율 및 효율성을 기대할 수 있다.Figure 9 shows the change in the expression level of foreign protein according to the amount of MTX addition in the cells introduced pMS-β-gal vector and the control vector of the present invention. In general, induction of maximal expression of foreign genes in CHO cell lines results in a rate of production (approximately 10 μg / 10 6 cell / day) of approximately 2.5% of the total protein (Kaufman, 1997. Methods Mol Biol 62). , 287-300). In the present invention, the number of gene amplifications for a cell line adapted to a concentration of 1000 nM by gradually increasing the amount of MTX was found to be about 100 to 1000 genes amplified. As a result of investigating the expression levels of pMS-β-gal expression vector and control protein (pSV-β-gal) in these gene-amplified cell lines, the expression vector was significantly different between cell lines. On the basis of 20 μg / 10 6 cells, which is a level of useful protein production, it was confirmed that the control group appeared at a frequency of 25% while the expression vector in the present invention appeared at a frequency of 88%. In addition, the pMS-β-gal expression vector of the present invention was found to be excellent even when comparing the cell lines showing the maximum expression level, so that a large amount of protein can be induced by inserting a foreign gene into pMS (KCCM-10203). The above phenomena can be expected to yield higher yields and efficiencies than conventional expression vectors in order to establish a high level of protein-producing cell lines in the future when using the expression vector of the present invention to express useful foreign genes.

[실시예 2] pSPUK, pMSPUK, pCPUK, pMCPUK 벡터제조Example 2 pSPUK, pMSPUK, pCPUK, pMCPUK vector production

(1) pCMV 벡터제조(1) pCMV vector production

CMV 프로모터와 SV40 프로모터 발현벡터에 scu-PA 유전자의 클로닝을 용이하게 하기 위하여 먼저 pCMV 벡터를 제작하였다. pCMV 벡터를 제작하기 위해 pcCDNA 3.1 (+)(미국의 Invitrogen사) 벡터에서 CMV 프로모터 부분, 다수클로닝 사이트(MCS) 부분, 그리고 전사종결부위를 포함하는 부분에 대해 중합효소연쇄반응(PCR)을 실시하였다. PCR의 앞부분(5') 프라이머는 서열번호 11의 CMVL1이며, 뒷부분(3') 프라이머는 서열번호 12인 PAR1이다. CMVL1 프라이머는 제한효소 SacII, Cla I, Nru I 사이트가 있으며, PAR1 프라이머에는 Bsm I 부위가 각각 삽입되어 있도록 제조되어 클로닝을 용이하게 하였다. 이들 프라이머를 이용하여 얻은 약 1.4 kb 크기의 PCR 산물을 Sac II와 Bsm I을 처리하여 절단한 다음, 미리 Sac II와 Bsm I을 처리하여 개화시킨 재조합 pSV-β-gal 버전 I 벡터에 삽입 연결하여 pCMV 벡터를 완성하였다.In order to facilitate cloning of the scu-PA gene into the CMV promoter and SV40 promoter expression vectors, a pCMV vector was first constructed. To prepare the pCMV vector, polymerase chain reaction (PCR) was carried out on the pcCDNA 3.1 (+) (Invitrogen, USA) vector, including the CMV promoter portion, the multiple cloning site (MCS) portion, and the transcription termination region. It was. The front (5 ') primer of PCR is CMVL1 of SEQ ID NO: 11, and the back (3') primer is PAR1 of SEQ ID NO: 12. The CMVL1 primers had restriction enzymes SacII, Cla I, Nru I sites, and the PAR1 primers were prepared so that the Bsm I sites were inserted to facilitate cloning. The PCR products of about 1.4 kb obtained using these primers were digested with Sac II and Bsm I, and then inserted into the recombinant pSV-β-gal version I vector which had been previously treated with Sac II and Bsm I to bloom. pCMV vector was completed.

(2) scu-PA 유전자의 확보 및 scu-PA을 발현하는 발현벡터 pSPUK, pMSPUK, pCPUK 및 pMCPUK 제작(2) Securing the scu-PA gene and constructing expression vectors pSPUK, pMSPUK, pCPUK and pMCPUK expressing scu-PA

동물세포에서의 scu-PA 발현을 위한 재조합 벡터를 제조하기 위하여, 사람 TCL-598 세포주에서 유래된 scu-PA 유전자를 가지고 있지만 발현양이 낮은 재조합CHO 세포주에서 게놈 DNA (genome DNA)를 분리하여 중합효소연쇄반응을 통해 scu-PA 유전자를 확보하였다. PCR에 사용된 센스 프라이머(5') PKL1은 서열번호 13이고, 안티센스 프라이머(3') PKR1의 염기서열은 서열번호 14이다. PKL1 프라이머에는 Hind III 제한효소 부위가 PKR1 프라이머는 Sma I 제한효소 부위가 각각 삽입되어 있도록 제조하여 클로닝을 용이하게 하였다.To prepare recombinant vectors for scu-PA expression in animal cells, genomic DNA is isolated and isolated from recombinant CHO cell lines with scu-PA genes derived from human TCL-598 cell lines but with low expression. The enzyme chain reaction to secure the scu-PA gene. The sense primer (5 ') PKL1 used for PCR is SEQ ID NO: 13, and the base sequence of the antisense primer (3') PKR1 is SEQ ID NO: 14. PKL1 primers were prepared with Hind III restriction enzyme sites and PKR1 primers with Sma I restriction enzyme sites inserted therein to facilitate cloning.

이들 프라이머를 이용하여 얻은 약 1.3 kb의 scu-PA PCR 산물 (사람 scu-PA 유전자의 -6번 염기부터 코딩부위의 1293번 염기까지를 포함하는 DNA 절편)을 Sma I과 Hind III 제한효소로 차례로 절단한 후, 미리 제한효소 Hind III와 EcoR V로 절단된 플라스미드 pCMV 벡터에 삽입하여 pCPUK 발현벡터를 제조하였다.About 1.3 kb of the scu-PA PCR product (a DNA fragment containing the base of -6 of the human scu-PA gene to the base of 1293 of the coding region) obtained using these primers was sequentially converted into Sma I and Hind III restriction enzymes. After cleavage, the pCPUK expression vector was prepared by inserting the plasmid pCMV vector previously digested with restriction enzymes Hind III and EcoR V.

또한 상기에서 제작된 재조합 pSV-β-gal 버전 I 벡터에 Sma I과 Hind III를 처리하여 SV40 프로모터를 포함하는 단편을 분리 정제한 후, 미리 제한효소 Nru I과 Hind III로 개환된 대조군 pCPUK에 삽입 연결하여 pSPUK를 완성하였다.In addition, the recombinant pSV-β-gal version I vector prepared above was treated with Sma I and Hind III to isolate and purify fragments containing the SV40 promoter, and then inserted into a control pCPUK previously opened with restriction enzymes Nru I and Hind III. In conjunction, pSPUK was completed.

pCPUK 벡터에 MAR 인자를 삽입하기 위하여 pCPUK 벡터에 제한효소 Sac II와 Nru I을 처리하여 개환시킨 다음 여기에 상기에서 제작한 pMS-β-gal 벡터에 제한효소 Sma I과 SacII를 처리하여 분리한 베타글로빈 MAR인자를 삽입 연결하여 pMCPUK 벡터를 완성하였다.In order to insert the MAR factor into the pCPUK vector, the pCPUK vector was subjected to ring opening by treating the restriction enzymes Sac II and Nru I and then isolated by treating the pMS-β-gal vector prepared above with the restriction enzymes Sma I and SacII. The pMCPUK vector was completed by inserting and connecting the globin MAR factor.

pSPUK 벡터에 베타글로빈 MAR 인자를 삽입하기 위하여 pSPUK 벡터에 제한효소 Stu I과 Sac II를 처리하여 개환시킨 다음, pMS-β-gal 벡터에 제한효소 Stu I과 Sac II를 처리하여 분리한 베타글로빈 MAR인자를 삽입 연결하여 pMSPUK 벡터를 완성하였다.In order to insert the beta globin MAR factor into the pSPUK vector, the pSPUK vector was opened by treatment with restriction enzymes Stu I and Sac II, and then isolated by treating the pMS-β-gal vector with restriction enzymes Stu I and Sac II. The pMSPUK vector was completed by inserting and connecting the factors.

따라서, 기존의 벡터 pSV에서 scu-PA가 삽입된 pSPUK을 제조하였고, 상기 pSPUK에 역방향체 MAR 인자를 삽입하여 pMSPUK를 제조하였다. 또 기존의 벡터 pCMVdp에 scu-PA가 삽입된 pCPUK을 제조하였고, 상기 pCPUK에 역방향체 MAR 인자를 삽입하여 pMCPUK를 제조하였다.Therefore, pSPUK having scu-PA inserted in the existing vector pSV was prepared, and pMSPUK was prepared by inserting a reverse MAR factor into the pSPUK. In addition, pCPUK having scu-PA inserted into the existing vector pCMVdp was prepared, and pMCPUK was prepared by inserting a reverse MAR factor into the pCPUK.

(3) pSPUK, pMSPUK, pCPUK 및 pMCPUK 벡터의 효율성 측정(3) measuring the efficiency of pSPUK, pMSPUK, pCPUK and pMCPUK vectors

재조합 scu-PA 유전자의 세포 내 도입과 재조합 세포주 선별 및 유전자 증폭 Intracellular Introduction of Recombinant Scu-PA Gene, Recombinant Cell Line Selection and Gene Amplification

재조합 scu-PA를 다량 발현하는 재조합 안정 세포주를 얻기 위하여 재조합 발현 플라스미드 4가지, pSPUK, pMSPUK, pCPUK 그리고 pMCPUK를 각각 DHFR-CHO 세포 (CHO DG44)에 도입하였다. 2 x 105CHO 세포를 6 웰 배양용기에 넣고 24시간동안 37 ℃, 5 % CO2반응기에 배양한 후 pSPUK, pMSPUK, pCPUK 그리고 pMCPUK 발현 플라스미드 1 ug과 DHFR 미니젠(minigene) 10 ng을 100:1비율로 섞은 후 리포펙타민(lipofectamine, GibcoBRL) or Dosper (Loche) 등의 지질을 이용한 방법으로 CHO 세포에 함께 도입하였다. 도입 후 약 6시간 후에 배양액을 성장배지로 바꾸어주고 다시 48시간동안 배양하였다. 성장된 세포들은 10:1의 비율로 선택배지를 이용하여 계대배양 하였고, 배지를 4-5일마다 바꾸어 주면서 약 2주 이상동안 배양하였다. 형성된 세포군체들은 각각 독립적으로 분리하거나 함께 모아서 배양하였다.Four recombinant expression plasmids, pSPUK, pMSPUK, pCPUK and pMCPUK, were introduced into DHFR - CHO cells (CHO DG44), respectively, to obtain recombinant stable cell lines expressing large amounts of recombinant scu-PA. 2 x 10 5 CHO cells were placed in a 6-well culture vessel and incubated in a 5% CO 2 reactor at 37 ° C. for 24 hours, followed by 1 ug of pSPUK, pMSPUK, pCPUK and pMCPUK expression plasmids and 10 ng of DHFR minigene. After mixing at a ratio of 1: 1, lipids such as lipofectamine (GibcoBRL) or Dosper (Loche) were introduced into CHO cells. About 6 hours after introduction, the culture medium was changed to growth medium and cultured again for 48 hours. The grown cells were subcultured using selective medium at a ratio of 10: 1, and cultured for about 2 weeks or more while changing the medium every 4-5 days. The formed cell colonies were each independently isolated or pooled together and cultured.

세포배양액에 분비된 scu-PA 활성측정 Determination of scu-PA Activity in Cell Cultures

세포배양액에 분비된 scu-PA 활성은 배양액의 S-2444 펩타이드를 기질로 하는 아미도라이틱(amidolytic)활성은 유로키나제 활성을 표준으로 비교함으로써 나타내었다. 먼저 1 x 106세포를 6 웰 배양용기에 2 ml의 성장배지와 함께 넣고 37 ℃, 5 % CO2배양기에서 17시간동안 배양하였다. 얻어진 배양상층액의 아미도라이틱 활성을 측정하기 위하여, 50 ㎕의 연속적으로 희석된 배양상층액을 96 웰 플레이트에 넣고 30 ㎕ 분석완충용액(50 mM Tris/HCl (pH 8.8), 80 mM NaCl, 0.02 % 트윈80)과 혼합하였다. 그 후 10 ㎕의 플라즈민(0.5 U/ml)을 첨가하고 20분 동안 37 ℃에서 반응시킴으로써 재조합 scu-PA를 활성화하였다. 10 ㎕의 아프로티닌(aprotinin, 100KIU/ml) 을 넣어 플라즈민의 활성을 억제한 뒤 100 ㎕의 크로모제닉(chromogenic) 기질용액(분석완충용액에 6 mM S-2444를 함유)을 반응액과 섞은 후 1시간 동안 37 ℃에서 반응하였다. Scu-PA 활성과 배양액내의 농도는 최종 반응액의 405 nm 흡광도를 마이크로플레이트 리더(microplate reader)로 측정하고 유로키나제 흡광도를 표준으로 비교함으로써 결정하였다.The scu-PA activity secreted in the cell culture medium was shown by comparing the urokinase activity with the standard amidolytic activity based on the S-2444 peptide of the culture medium. First, 1 x 10 6 cells were placed in a 6 well culture vessel together with 2 ml of growth medium and incubated for 17 hours at 37 ℃, 5% CO 2 incubator. In order to measure the amidolytic activity of the obtained culture supernatant, 50 μl of serially diluted culture supernatant was placed in a 96 well plate and 30 μl assay buffer solution (50 mM Tris / HCl (pH 8.8), 80 mM NaCl, 0.02% Tween80). Recombinant scu-PA was then activated by adding 10 μl of plasmin (0.5 U / ml) and reacting at 37 ° C. for 20 minutes. 10 μl of aprotinin (100KIU / ml) was added to inhibit plasmin activity and 100 μl of chromogenic substrate solution (containing 6 mM S-2444 in the assay buffer solution) was mixed with the reaction solution. After reacting at 37 ℃ for 1 hour. Scu-PA activity and concentration in the culture were determined by measuring the 405 nm absorbance of the final reaction solution with a microplate reader and comparing urokinase absorbances as standard.

도 10은 본 발명의 pMSPUK, pMCPUK, pSPUK 및 pMCPUK 벡터를 CHO 세포주에 도입하여 scu-PA의 발현역가를 도시한 것으로, pMS, pMC 벡터가 대조군벡터인 pSV, pCMV 발현벡터보다 유전자 발현이 약 4배 이상 증가됨을 관찰할 수 있었다.Figure 10 shows the expression titers of scu-PA by introducing the pMSPUK, pMCPUK, pSPUK and pMCPUK vectors of the present invention into the CHO cell line, pMS, pMC vector gene expression is about 4 than pSV, pCMV expression vectors of control vectors The increase was more than doubled.

[실시예 3] pSG-β-gal 벡터제조Example 3 Preparation of pSG-β-gal Vector

(1) 가스트린 유전자의 전사종결부위의 확보 및 pSG-β-gal 벡터제조(1) Securing transcription termination site of gastrin gene and preparing pSG-β-gal vector

가스트린 유전자의 전사종결부위 중에서 센스 스트랜드(sense strand)를 서열번호 15로 합성하고, 안티센스 스트랜드(antisense strand)를 서열번호 16번으로합성하여 서로 결합(annealing)시켰다. 결합 반응산물을 제한효소 BamH I과 Pst I을 처리한 후, 미리 같은 제한효소를 처리하여 개환한 pSV-β-gal 벡터 (미국의 Promega사)에 연결 삽입하여 pSG-β-gal 벡터를 완성하였다.In the transcription termination region of the gastrin gene, the sense strand was synthesized by SEQ ID NO: 15, and the antisense strand was synthesized by SEQ ID NO: 16 to be annealed with each other. The binding reaction product was treated with the restriction enzymes BamH I and Pst I, and then inserted into the pSV-β-gal vector (Promega, USA), which had been previously treated with the same restriction enzyme to complete the pSG-β-gal vector. .

(2) pSG 벡터의 효율성 측정(2) measuring the efficiency of the pSG vector

상기 (1)에서 제조한 pSG-β-gal 벡터를 Cos-7 세포주에 지방계면활성제의 일종인 DOSPER(Boehringer Manheim, 독일)를 이용하여 선별용 벡터인 pSV2Neo벡터와 함께 동시형질도입 (co-transfection)방법으로 도입하여 β-galactosidse의 발현역가를 측정하였다.Co-transfection of the pSG-β-gal vector prepared in (1) with the pSV2Neo vector, a selection vector, using DOSPER (Boehringer Manheim, Germany), a kind of fatty surfactant in Cos-7 cell line (co-transfection) The expression titers of β-galactosidse were measured using the method.

도 12은 pSG-β-gal 벡터의 β-gal의 발현역가를 도시한 것으로, 여러 조합 중 pSG 발현 벡터 즉 SV40 poly-A 신호와 가스트린 전사종결자의 조합체가 기존의 SV40 poly-A 신호에 비해 단백질의 발현 양을 약 4배 증가시키는 효과를 얻을 수 있었다. 따라서 pSG-β-gal 벡터에 외래유전자를 도입하여 다량의 단백질을 생산 할 수 있다.Figure 12 shows the expression titers of β-gal of the pSG-β-gal vector, the combination of pSG expression vector, that is, the combination of the SV40 poly-A signal and the gastrin transcription terminator among the combination of proteins compared to the conventional SV40 poly-A signal The effect of increasing the expression amount of about 4 times was obtained. Therefore, it is possible to produce a large amount of protein by introducing a foreign gene into the pSG-β-gal vector.

[실시예 4]Example 4

(1) pMSG 벡터제조(1) pMSG vector production

베타글로빈 MAR 역방향체와 SPA-GTF를 동시에 적용한 벡터를 도 13에 도시한 바와 같이 중합효소 연쇄반응방법으로 제조하였다. pMSG 벡터 제조를 위해서 pMS-β-gal와 pSG-β-gal을 주형으로 3세트의 중합효소연쇄반응을 실시한 다음, 반응산물에 특정제한효소를 처리하여 연결함으로 pMSG 벡터를 완성하였다.A vector to which beta globin MAR reverse body and SPA-GTF were simultaneously applied was prepared by a polymerase chain reaction method as shown in FIG. 13. In order to prepare pMSG vectors, three sets of polymerase chain reactions were carried out using pMS-β-gal and pSG-β-gal as templates, and then a specific restriction enzyme was connected to the reaction product to complete the pMSG vector.

① 베타글로빈 MAR 인자의 중합효소연쇄반응① Polymerase chain reaction of beta globin MAR factor

사용한 센스프라이머 ML1(서열번호 17)과 안티센스프라이머 MR1(서열번호 18)을 사용하여 PCR을 실시하였다. 얻어진 반응산물에 제한효소 Sac II와 Cla I을 처리하여 절단한 다음, 미리 같은 제한효소를 처리하여 개환된 pMS-β-gal 벡터에 연결 삽입하여 일 단계 서브클로닝을 완료하여 중간벡터 산물인 pMS-β-gal/sc 벡터를 제작하였다.PCR was performed using the used sense primer ML1 (SEQ ID NO: 17) and the antisense primer MR1 (SEQ ID NO: 18). The obtained reaction product was digested with the restriction enzymes Sac II and Cla I, and then subjected to the same restriction enzyme and inserted into the ring-opened pMS-β-gal vector to complete the one-step subcloning to obtain the intermediate vector product pMS-. β-gal / sc vector was constructed.

② 다수클로닝 사이트 및 전사종결부위를 포함하는 중합효소연쇄반응② polymerase chain reaction including multiple cloning site and transcription termination site

센스프라이머 TL1(서열번호 19)와 안티센스프라이머 TR1(서열번호 20)을 사용하여 pSG 벡터의 가스트린 전사종결부위를 PCR 하였다. 반응산물을 제한효소 처리하지 않고 직접 클로닝 할 수 있도록 제작된 TA 클로닝 벡터의 일종인 pGEM-T Easy 벡터(미국의 Promega사)에 서브클로닝을 실시하여 벡터제작중간 산물인 pGEM-T/MCSp(A) 벡터를 제작하였다.The gastrin transcription termination site of the pSG vector was PCR using senseprimer TL1 (SEQ ID NO: 19) and antisense primer TR1 (SEQ ID NO: 20). By subcloning the pGEM-T Easy vector (Promega, USA), a TA cloning vector designed to directly clone the reaction product without restriction enzyme treatment, pGEM-T / MCSp (A ) Was produced.

③ SV40 프로모터와 다수클로닝 사이트 부분의 중합효소연쇄반응③ Polymerase chain reaction of SV40 promoter and multiple cloning site

센스프라이머 PL1(서열번호 21)와 PR1(서열번호 22)를 사용하여 SV40 프로모터와 다수클로닝 사이트부분을 도 1의 버전 I에서 PCR 하였다. 반응산물을 제한효소 Apa I과 Bgl II을 처리한 후, 미리 같은 제한효소를 처리하여 개환된 상기에서 제작된 벡터 pGEM-T/MCSp(A) 벡터에 연결하여 pGEM-T/SVMCSp(A) 벡터를 중간산물로 제작하였다.Using the sense primers PL1 (SEQ ID NO: 21) and PR1 (SEQ ID NO: 22), the SV40 promoter and the multiple cloning site moiety were PCR in version I of FIG. The reaction product was treated with the restriction enzymes Apa I and Bgl II, and then linked to the vector pGEM-T / MCSp (A) vector, which was previously ring-opened by treating the same restriction enzyme, to the pGEM-T / SVMCSp (A) vector. Was prepared as an intermediate.

④ pMS 벡터 및 pMSG 벡터의 제작④ Construction of pMS vector and pMSG vector

실시예 (4)의 ③에서 제작한 pGEM-T/SVMCSp(A) 벡터에 제한효소 Apa Ia I과 BamH I을 처리하여 SV40 프로모터, 다수클로닝 사이트 그리고 SV40 전사종결부위로구성된 DNA단편을 분리 정제한 후, 미리 같은 제한효소를 처리하여 개환된 실시예 (4)의 ①에서 제작한 pMS-β-gal/sc 벡터에 삽입하여 pMS 벡터를 완성하였다. pMSG 벡터를 제작하기 위하여 상기에서 제작한 pSG 벡터에 제한효소 BamH I과 Sca I을 처리하여 가스트린의 GTF 염기서열을 가지는 950bp의 DNA 단편을 분리 정제한 후, 미리 같은 제한효소를 저리하여 개환시킨 pMS 벡터에 연결 삽입하여 pMSG 벡터를 완성하였다.PGEM-T / SVMCSp (A) vector prepared in ③ of Example (4) was treated with restriction enzymes Apa Ia I and BamH I to isolate and purify DNA fragments composed of SV40 promoter, multiple cloning site and SV40 transcription termination site. Subsequently, the same restriction enzyme was treated beforehand and inserted into the pMS-β-gal / sc vector prepared in ① of Example (4), thereby completing a pMS vector. To prepare the pMSG vector, the pSG vector prepared above was treated with restriction enzymes BamH I and Sca I to isolate and purify a DNA fragment of 950bp having a GTF sequence of gastrin, and then the ring-opened pMS was previously removed by the same restriction enzyme. Linkage insertion into the vector completes the pMSG vector.

(2) pMSG 발현벡터의 발현역가 측정(2) Determination of expression titers of pMSG expression vectors

상기 실시예 3(1)에서 제조한 pMSG의 CHO 세포주에서의 외래 유전자 발현에 효용성을 검증하고 산업적 적용성을 조사하기 위하여, 당단백질인 TGF-βSRII (TGF-βsoluble receptor II)의 유전자를 센스프라이머 TRI(서열번호 23)와 안티센스프라이머 TRR1(서열번호 24)을 이용하여 PCR 하였다. 증폭된 TGF-βSRII 유전자를 pMSG 벡터와 대조군 벡터 pSV에 Nhe I과 Xho I 제한효소 상에 상입하여 클로닝하였고, DHFR 유전자를 가진 pDCHIP 벡터와 함께 각각의 발현 벡터를 CHO DG44 세포에 동시 형질도입방법으로 도입하였다. DHFR 유전자를 포함한 세포주만 성장할 수 있는 선별배지에서 약 2주간 배양을 하여 다수의 세포주를 확보한 후 이들의 세포주로부터 발현되어 세포 외부로 분비되는 TGF-βSRII의 양 및 특성을 면역블롯방법으로 조사하였다.In order to verify the efficacy of the foreign gene expression in the CHO cell line of pMSG prepared in Example 3 (1) and to investigate the industrial applicability, the gene of the glycoprotein TGF-βSRII (TGF-βsoluble receptor II) is sense primer PCR was performed using TRI (SEQ ID NO: 23) and antisense primer TRR1 (SEQ ID NO: 24). The amplified TGF-βSRII gene was cloned into the pMSG vector and the control vector pSV on the Nhe I and Xho I restriction enzymes. Introduced. After culturing for about 2 weeks in a selection medium capable of growing only the cell line containing the DHFR gene, a large number of cell lines were obtained, and the amount and characteristics of TGF-βSRII expressed from these cell lines and secreted out of the cell were examined by immunoblot method. .

도 14는 본 발명의 pMSG 벡터의 TGF-βSRII의 발현양상을 항원항체 반응으로 나타낸 것으로, a는 대조군벡터 pSV에서의 TGF-βSRII 발현양상이고, b는 pMSG 벡터의 TGF-βSRII 발현양상이다. 대조군의 경우 25개의 성장 세포주에서 단지 한세포주 만이 TGF-βSRII를 분비하고 있으며 이에 반해 pMSG 발현벡터를 이용한 경우 25개의 성장 세포주에서 23개의 세포주가 TGF-βSRII를 발현하고 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 pMSG 발현벡터를 통하여 발현되는 TGF-βSRII의 단백질의 특성은 단백질의 당쇄구조가 형성되어 본래의 단백질의 크기보다 분자량이 증가된 형태로 나타났으며 이는 전형적인 동물세포의 당단백질 형태였고, 초기 선택과정에서 대부분의 세포주가 균등하게 약 100 ng/106cell/day의 발현양을 나타냈다.Figure 14 shows the expression pattern of TGF-βSRII of the pMSG vector of the present invention by antigen antibody response, a is the expression pattern of TGF-βSRII in the control vector pSV, b is the expression pattern of TGF-βSRII of the pMSG vector. In the control group, only one cell line secreted TGF-βSRII in 25 growth cell lines, whereas 23 cells in 25 growth cell lines expressed TGF-βSRII using the pMSG expression vector. In addition, the characteristics of TGF-βSRII protein expressed through pMSG expression vector showed that the sugar chain structure of the protein was formed to increase the molecular weight than the size of the original protein, which was a typical animal cell glycoprotein form. Most cell lines showed an expression level of about 100 ng / 10 6 cell / day evenly.

본 발명의 pMSG/TGF-βSRII로 형질전환된 세포주의 TGF-βSRII발현을 최대로 유도하기 위하여 MTX 선별제가 포함된 배지에서 점진적으로 MTX의 농도를 증가시켜 유전자의 증폭을 유도하였다.In order to maximize TGF-βSRII expression of a cell line transformed with pMSG / TGF-βSRII of the present invention, amplification of the gene was induced by gradually increasing the concentration of MTX in a medium containing a MTX selector.

도 15는 본 발명의 pMSG 벡터에 TGF-βSRII 유전자를 클로닝한 후 CHO 세포주에 형질전환시킨 다음 TGF-βSRII 발현세포에 MTX를 첨가하여 TGF-βSRII 발현양을 도시한 것이다. 대조군의 경우에는 유전자 증폭과정에 있어서 MTX 농도증가에 따라 세포성장이 저해됨이 관찰되었으나 pMSG/TGF- SRII의 경우 대조군에 비해 세포성장의 저해됨이 없었다. 이러한 현상은 본 발명의 pMSG 발현벡터의 MAR 인자가 외래 유전자뿐만 아니라 선별에 사용되는 DHFR 유전자의 발현도 증가시키는 결과에 기인한 것으로 여겨진다. 도 15에서 보여지는 바와 같이 양성 세포주를 배지내 MTX의 양을 1 uM의 농도로 증가 시켜 유전자의 증폭을 유도한 경우 TGF-βSRII의 최대 발현양이 약 10 ㎍/106cell/day의 생성양을 나타내는 다수의 세포주를 확보할 수 있었다.Figure 15 shows the expression of TGF-βSRII by cloning the TGF-βSRII gene in the pMSG vector of the present invention, transforming the CHO cell line, and adding MTX to TGF-βSRII expressing cells. In the control group, cell growth was inhibited by the increase of MTX concentration in the gene amplification process, but there was no inhibition of cell growth in the case of pMSG / TGF-SRII. This phenomenon is believed to be due to the result that the MAR factor of the pMSG expression vector of the present invention increases not only the foreign gene but also the expression of the DHFR gene used for selection. As shown in FIG. 15, when the amplification of the gene was induced by increasing the amount of MTX in the medium to 1 uM in a positive cell line, the maximum expression amount of TGF-βSRII was about 10 μg / 10 6 cell / day A large number of cell lines expressing could be obtained.

TGF-β는 생체 내에서 다양한 역할을 하는데 특히 신장의 사구체 경화증, 간 경변, 표피세포의 각질화, 교합연골의 염증 등을 유발하는 인자로 여겨져 이에 대한 치료법으로 TGF-βSRII를 처리할 경우 과량의 TGF-β를 억제함으로 치료 효과를 나타낼 수 있다. 이러한 치료제 개발에 있어서 본 발명에서 이루어진 CHO 세포주로부터의 TGF-β SRII는E. coli또는Pichia pastoris등의 저등세포로 부터 발현된 단백질 보다 우수한 치료 효과를 나타낼 수 있으며 동물세포에서 외래 단백질의 발현역가가 증가된 발현벡터를 유용하게 이용할 수 있다.TGF-β plays various roles in vivo, and it is considered as a factor that causes renal glomerulosclerosis, cirrhosis of the liver, keratinization of epidermal cells, inflammation of occlusal cartilage, and excessive TGF-βSRII when treated with TGF-βSRII. Inhibition of -β may produce a therapeutic effect. In developing such therapeutic agents, TGF-β SRII from the CHO cell line made in the present invention may exhibit a superior therapeutic effect than proteins expressed from lower cells such as E. coli or Pichia pastoris, and the expression titers of foreign proteins in animal cells. Increased expression vectors can be usefully used.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명은 외래 유전자를 동물세포주에서 발현을 하고자 할 때 빈번히 나타나는 문제점인 숙주세포의 주변 염기에 의한 발현억제 현상을 개선하고 외래 유전자 수의 증가를 유도하여 기존의 SV40 프로모터에 의한 유전자 발현보다 약 8배의 유전자 발현의 상승효과를 나타낼 수 있는 발현벡터 pMS(KCCM-10203) 벡터를 제조하였다.As mentioned above, the present invention improves the expression suppression caused by the surrounding base of the host cell, which is a problem that frequently occurs when foreign genes are expressed in animal cell lines, and induces an increase in the number of foreign genes. An expression vector pMS (KCCM-10203) vector was prepared, which can exhibit a synergistic effect of gene expression about 8 times than that of gene expression.

또한 본 발명은 동물세포의 유전자 전사체의 특정부위에 전사 종결을 유도할 수 있고 기존의 유전자 전사체 polyA 부위보다 약 3배의 발현 단백질 증가 효과를 나타낼 수 있는 전사체 종결부위를 지닌 발현벡터 pSG 벡터를 제조하였다.In addition, the present invention is an expression vector pSG having a transcript termination region which can induce transcription termination at a specific region of the gene transcript of an animal cell and can express about 3 times as much expression protein as the existing gene transcript polyA region. Vectors were prepared.

본 발명은 상기의 기능을 지닌 핵산부위와 향후 외래 유전자를 적용할 수 있는 다중 클로닝 사이트와의 조합을 통하여 pMSG(KCCM-10202) 발현벡터를 완성하였고 인체 유전자인 TGF-βSRII를 동물세포에서 발현시켜 10 ug/106 cell /day 생성율을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명의 발현벡터는 동물세포 발현벡터로 이용하여 외래 유전자의 단백질 발현을 효과적으로 수행할 수 있고 저등동물에서 발현시켜 사용한 고등동물의 단백질을 동일한 구조와 기능을 가진 재조합단백질로 동물세포에서 생산가능하다.The present invention completed a pMSG (KCCM-10202) expression vector by combining a nucleic acid region having the above function and a multiple cloning site to which foreign genes can be applied in the future. 10 ug / 106 cell / day production rate was confirmed. Therefore, the expression vector of the present invention can be used to effectively express the expression of foreign genes by using animal cell expression vectors and can be produced in animal cells as recombinant proteins having the same structure and function of higher animal proteins expressed in lower animals. Do.

Claims (8)

통상의 벡터 프로모터 5'말단에 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자(Nuclear matrix attachment region) 또는 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자의 역방향체를 포함하는 동물세포 발현벡터.An animal cell expression vector comprising a reverse matrix of the MAR factor of the beta globin gene or the MAR factor of the beta globin gene at the 5 'end of a conventional vector promoter. 제 1항에 있어서, 상기 동물세포 발현벡터는 pMS KCCM 10203인 서열번호 1의 동물세포 발현벡터.The animal cell expression vector of claim 1, wherein the animal cell expression vector is pMS KCCM 10203. 제 1항에 있어서, 상기 동물세포 발현벡터는 pMC인 동물세포 발현벡터.The animal cell expression vector of claim 1, wherein the animal cell expression vector is pMC. 통상의 벡터에 전사종결인자로 서열번호 3인 SV40 바이러스의 poly-A(polyadenylation) 신호에 가스트린(gastrin) 유전자의 전사종결 부위가 조합된 조합체를 포함하는 동물세포 발현벡터.An animal cell expression vector comprising a combination of a transcription termination site of a gastrin gene in a poly-A (polyadenylation) signal of a SV40 virus of SEQ ID NO: 3 as a transcription terminator in a conventional vector. 제 4항에 있어서, 상기 동물세포 발현벡터는 pSG 인 서열번호 7의 동물세포 발현벡터.The animal cell expression vector of claim 4, wherein the animal cell expression vector is pSG. 베타 글로빈 유전자의 MAR 인자(Nuclear matrix attachment region element) 역방향체 및 SV40 바이러스의 poly-A와 가스트린(gastrin) 유전자의 전사종결인자조합체를 포함하는 서열번호 8의 pMGS KCCM 10202 벡터.PMGS KCCM 10202 vector of SEQ ID NO: 8 comprising a Nuclear matrix attachment region element reverse of the beta globin gene and a transcription terminator combination of poly-A and gastrin gene of SV40 virus. 상기 1항의 발현벡터, 4항의 발현벡터 및 6항의 발현벡터로 이루어진 군으로부터 선택한 벡터를 이용하여 동물세포에서 생리활성물질을 제조하는 방법.Method for producing a bioactive material in animal cells using a vector selected from the group consisting of the expression vector of claim 1, the expression vector of claim 4 and the expression vector of claim 6. 제 7항에 있어서, 상기 6항의 발현벡터를 이용하여 TGF-βSRII를 제조하는 방법.The method of claim 7, wherein TGF-βSRII is prepared using the expression vector of claim 6.
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